1

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН

АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра Телекоммуникационные Системы

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОЙ РАБОТЕ

Тема: Проектирование цифровых каналов передачи

Выполнил: ст.группы МТС-05-5

Н.М. Абдрахманов

Алматы 2008

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.

ЗАДАНИЕ

1. Произвести расчет длины участка регенерации для каждого из участков (в нашем случае для внутризонового и магистрального) фрагмента сети связи;

2. Осуществить расчет требуемой и ожидаемой защищенности на входе регенератора;

3. Произвести расчет требуемого числа уровней квантования;

4. Осуществить расчет шумов оконечного оборудования;

5. Произвести расчет надежности ЦСП;

6. Осуществить расчет требований к параметрам качества передачи информации по ОЦК в соответствии с рекомендацией МСЭ (МККТТ). G821 для каждого из участков фрагмента сети связи;

7. Выполнить расчет цепи дистанционного питания и составить схемы связи для каждого из участков фрагмента сети;

8. Определить комплектацию необходимого оборудования;

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

Длины участков ЦСП:

Местного Lм = 70км;

Внутризонового Lвз = 480 км;

Магистрального Lмаг = 4500км;

Типы аппаратуры ЦСП и типы кабеля на различных участках трактов:

Внутризоновая ИКМ-120-А, кабель ЗК 1x4x1.2

Магистральная ИКМ-480, кабель МКТ-4 с парами 1.2/4.6;

Параметры аппаратуры и кабелей:

Переходное затухание для симметричных высокочастотных кабелей:

А0стр = 60…70 дБ на ближнем конце;

А1стр = 80…90 дБ на дальнем конце;

Коэффициент шума корректирующего усилителя - Fку = 7 дБ;

Защищенность от шумов дискретизации - А = 58 дБ;

Падение напряжения ДП на одном НРП - Uнрп = 6 В;

Пикфактор сигнала - Qпик = 11 дБ;

Запас помехоустойчивости регенератора - Аз = 10 дБ;

Среднеквадратическое отклонение волюма - у = 3 дБ;

Среднее значение сигнала - у = -15 дБ;

Среднеквадратическое отклонение приведенной инструментальной погрешности преобразования - е =3.10-4;

Минимальная защищенность от шумов квантования - А = 27 дБ;

1. РАСЧЕТ ДЛИНЫ УЧАСТКА РЕГЕНЕРАЦИИ

1.1 Расчет внутризонового участка сети

Для оценки допустимого значения защищенности, при котором обеспечивается заданная вероятность ошибки, можно воспользоваться следующим приближенным выражением

АЗ.ДОП. = 5.23 + 11 lg lg Р ОШ1-1 + 20 lg (mУ -1) + ДАЗ , дБ,

где Р ОШ1 - вероятность ошибки одного регенератора; mУ = 3 - количество уровней кода в цифровом линейном тракте; ДАЗ = 10дБ - запас помехоустойчивости регенератора, учитывающий неидеальность его узлов и влияние различных дестабилизирующих факторов; Р ОШ = 10-8 - для внутризонового участка сети.

АЗ.ДОП. = 5.23 + 11 lg (lg Р ОШ1-1 )+ 20 lg (mУ -1) + ДАЗ = 5.23 + +11lg(lg1/10)+20lg2+10 = 31.18 дБ.

Защищенность от собственных помех

АЗ.СП. = РПЕР + 121 - 10 lg F - 10 lg(fТ / 2) - 1.175АЦ , дБ,

где РПЕР = 10 - 12 дБ - абсолютный уровень пиковой мощности прямоугольного импульса на входе регенератора; F=7 - коэффициент шума корректирующего усилителя; fТ - тактовая частота для заданной СП, fТ = 34.368 МГц; АЦ = (fРАСЧ)lР, дБ - затухание кабеля длиной, равной длине участка регенерации; lР - длина участка регенерации.

Соответственно типу кабеля значение (fРАСЧ) берется из таблицы, приведенной в методических указаниях к курсовой работе.

(fРАСЧ)=5.22=25.247 дБ/км,

АЗ.СП. = РПЕР + 121 - 10 lg F - 10 lg(fТ / 2) - 1.175АЦ =12+121- 10lg(7) - - 10lg(17.184) - 1.175.25.247 = 117.639 - 29.665

Решением неравенства АЗСПАЗ.ДОП. нужно найти длину участка регенерации

lР = (117.639- АЗ.ДОП.)/ 29.665= (117.639 -31.18.)/ 29.665=2.915 км.

Остаточная длина кабеля

lВНЗ=k.lРЕГ+lОСТ,км; k=lВНЗ/lРЕГ=510/2.915=175 число РП;

lОСТ=lВНЗ-k.lРЕГ=510-175.2.915=0.125 км;

lУКОР=lОСТ/nУКОР=0.125/6 =0.021 км =21 м

Так как для аппаратуры ИКМ-120-А длина участка цепи дистанционного питания определена величиной не более 200 километров, то в схеме нашего фрагмента сети связи будет присутствовать два обслуживаемых регенерационных пункта связи, которые расположим с сохранением равновесия при распределении элементов на по всей длине участка.

1.2 Расчет магистрального участка сети

Для оценки допустимого значения защищенности, при котором обеспечивается заданная вероятность ошибки, можно воспользоваться следующим приближенным выражением

АЗ.ДОП. = 5.23 + 11.lg lg P-1ОШ1 + 20 lg (mУ-1) + AЗ дБ,

где РОШ1 - вероятность ошибки одного регенератора; mУ = 3 - количество уровней кода в цифровом линейном тракте.

В системе передачи магистрального участка используются коды КВП-3 или ЧПИ со скремблированием, т.е. трехуровневые коды.

AЗ = 10дБ - запас помехоустойчивости регенератора, учитывающий не идеальность его узлов и влияние различных дестабилизирующих факторов;

PОШ = 10-9 для магистрального участка сети;

АЗ.ДОП. = 5.23 + 11.lg lg P-1ОШ1 + 20 lg (mУ-1) + AЗ= 5.23+11lglg+20lg2+10 = 31.746 дБ;

Защищенность от собственных помех

АЗ.СП. = PПЕР + 121-10lgF - 10 lg (fТ/2) - 1,175AЦ дБ,

где РПЕР = 10 - 12 дБ - абсолютный уровень пиковой мощности прямоугольного импульса на входе регенератора; F=2 - коэффициент шума корректирующего усилителя; fТ - тактовая частота для заданной СП, fТ = 139.264 МГц; АЦ = (fРАСЧ)lР, дБ - затухание кабеля длиной, равной длине участка регенерации; lР - длина участка регенерации.

Соответственно типу кабеля значение (fРАСЧ) берется из таблицы, приведенной в методических указаниях.

(fРАСЧ)=45.076 дБ/км;

АЗ.СП. = PПЕР + 121-10lgF - 10 lg (fТ/2) - 1.175AЦ= 12+121-10lg3-10lg- 1.175.45.076= 111.562-52.964.

Решением неравенства АЗСПАЗ.ДОП. нужно найти длину участка регенерации

lР = (111.562- АЗ.ДОП.)/ 52.964= (111.562-31.746.)/ 52.964=1.507 км.

Остаточная длина кабеля

lВНЗ=k*lРЕГ+lОСТ, км; k=lВНЗ/lРЕГ=5000/1.507=3318 число НРП;

lОСТ=lВНЗ-klРЕГ=5000-3318.1.507=0.226 км;

Так как для системы ИКМ-480 ОРП располагается через 200 км, то укороченных участков будет 27.

lУКОР=lОСТ/nУКОР=0.226/27 = 0.0083 км = 8.3 м

2. РАСЧЕТ ТРЕБУЕМОЙ И ОЖИДАЕМОЙ ЗАЩИЩЕННОСТЕЙ НА ВХОДЕ РЕГЕНЕРАТОРА

2.1 Расчет допустимой защищенности на входе регенератора

Если принять, что вероятность ошибки при передаче цифрового сигнала между двумя абонентами не должна превышать значения РОШ = 10-6 при организации международной связи (рисунок 1), то при равномерном распределении ошибок на отдельных участках национальной сети, т.е. ВСС, получим значения РОШ УЧ= 10-7 (рисунок 1).

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 1 - Схема организации связи

P`ОШ1 = PОШ / n,

где PОШ = 10-7 вероятность ошибки на весь линейный участок; n - сумма НРП и ОРП на линейном участке.

Для внутризонового участка сумма НРП и ОРП равна 175, тогда

Для магистрального участка сумма НРП и ОРП равна 3318, тогда

Полученные значения попадают в интервал 10-15 <РОШ< 10-4, что соответствует стандартам.

Теперь воспользуемся формулой, определяющей связь между вероятностью ошибки для регенератора и допустимого значения защищенности, при котором обеспечивается заданная вероятность ошибок:

АЗ ДОП= 4.63 + 11.42.lg lg PОШ1-1 + 20 lg (mУ-1) + Аз,

где my - количество уровней кода в цифровом линейном тракте;

АЗ = 10 запас помехозащищенности, учитывающий неидеальность узлов регенератора и влияние различных дестабилизирующих факторов.

Построим график зависимости допустимого значения помехозащищенности от заданной вероятности ошибок в общем виде, воспользуемся им для определения защищенности на входе регенератора. Следует отметить, что возможно было бы определение произвести с помощью алгебраической формулы, если бы иное не было задано методическими указаниями.

связь регенератор квантование передача



Рисунок 2 - Зависимость допустимого значения помехозащищенности от заданной вероятности ошибок

Для внутризонового участка:

АЗ ДОП = 31.7 дБ.

Для магистрального участка:

АЗ ДОП = 32.3 дБ.

2.2 Расчет ожидаемой защищенности на входе регенератора

Ожидаемая защищенность на входе регенератора определяется по формуле:

Азащ.ожид=10lg(Pc/(Рсш+Рлп+Ррег))=10lg(1/(10-0.1Азпл+з2ст+зрег)),

где Азпл - защищенность от линейных переходов;

з2ст=((КТДF)/10-0.1(Pпер-ауч))10-3

К=1.38 10-23Дж/К - постоянная Больцмана;

Т=291 К;

ДF=2048кГц - тактовая частота;

Ауч=36дБ - номинальное затухание участка:

зрег=0.05

Азпл=А1-бl=ALcд-10lg(lрег/lсд)+б(lрег/lсд),дБ

А1 - переходное затухание на дальнем конце;

б - коэффициент затухания кабеля;

ALcд - переходное затухание на дальнем конце строительной длины кабеля;

lрег - длина участка регенерации;

lсд - строительная длина кабеля;

Для внутризонового участка:

з2ст=((КТДF)/10-0.1(Pпер-ауч))10-3=13.04 10-16

Азпл=А1-бl=ALcд-10lg(lрег/lсд)+б(lрег/lсд)=137.28 дБ

Азащ.ожид=10lg(1/(10-0.1Азпл+з2ст+зрег))=33.01 дБ

Для магистрального участка:

з2ст=((КТДF)/10-0.1(Pпер-ауч))10-3=13.04 10-16

Азпл=А1-бl=ALcд-10lg(lрег/lсд)+б(lрег/lсд)=118.25

Азащ.ожид=10lg(1/(10-0.1Азпл+з2ст+зрег))=33.72 дБ

Как мы видим, для обоих фрагментов участков сети выполняется условие - Азащ.ожид>Атреб. Это значит, что наша линия удовлетворяет необходимым параметрам.

3. РАСЧЕТ ТРЕБУЕМОГО ЧИСЛА УРОВНЕЙ КВАНТОВАНИЯ

В ЦСП в результате квантования сигнала по уровню возникают ошибки, поскольку реальные мгновенные значения сигнала округляются до разрешенных уровней квантования. Эти ошибки, суммируясь с исходным сигналом, воспринимаются как флуктуационные шумы с равномерной спектральной плотностью.

В случае равномерного квантования, когда каждый шаг квантования имеет величину ?Up, мощность шума квантования в полосе частот канала ?F равна

РШК = (?UР 2/12)(2?F /fД),

где fД - частота дискретизации сигнала.

Очевидно, чем меньше шаг квантования, тем меньше и РШК, но при этом число шагов квантования должно быть пропорционально больше, чтобы охватить весь динамический диапазон сигнала. Поскольку число шагов квантования связано с разрядностью кода, а, следовательно, и со скоростью передачи, необходимо оценить, прежде всего, динамический диапазон квантуемого сигнала. Для этого воспользуемся экспериментально найденными статистическими законами распределения динамических уровней (волюмов) и мгновенных значений сигнала.

Рассчитаем требуемое число уровней квантования - для равномерного квантования, используя методику, предложенную в методическом пособии:

Максимальный и минимальный уровни сигнала определяются по формулам:

Рmax=y0+3уy+Qпик=-13+4 3+14=13 дБ

Рmin=y0-3 уy=-13-3 4=-25 дБ, где

y0 - среднее значение сигнала;

уy - среднеквадратическое отклонение волюма сигнала;

Динамический диапазон сигнала:

Дс= Рmax- Рmin=13- (-25)=38 дБ

Максимальная защищенность от шумов квантования равна:

АЗ.КВ.MIN = 6 mР - ДС +7.3;

Зная ДС и АЗ.КВ.MIN, находим число разрядов двоичного кода при равномерном квантовании:

mР = (АЗ.КВ.MIN + ДС - 7.3)/6 = (22+38-7.3)/6 =8.78=9;

Число уровней квантования NКВ = 2 = 29=512;

Величина шага квантования при равномерном квантовании будет равна:

р=2UОГР/NКВ,

где UОГР-напряжение ограничения;

UОГР=UMAX= 0.7746.100.05Pmax

PMAX = +3дБмо - по рекомендации МККТТ для ЦСП.

UОГР = UMAX = 0.7746.100.05Pmax = 0.7746.10= 1.094 В

р = 2UОГР / NКВ = 2.1.094/512 = 0.00427 дБ

Мощность шума квантования в полосе частот:

PШКВ = 2Р /12 = 0.00427/12 =1.521 10-6 дБ.

Построим характеристику квантования - зависимость y(x),

где y=Uвых/Uогр

x=Uвх/Uогр

Uогр определяется по вышеприведенной формуле,А=87.6

Рисунок 3 - Характеристика квантования

4. РАСЧЕТ ШУМОВ ОКОНЕЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

4.1 Расчет допустимых величин отклонений периода дискретизации от номинального значения

Практически во всех ЦСП используется равномерная дискретизация сигналов во времени, то есть дискретизация с постоянным периодом ТД, а отклонение от этого периода Дti носят случайный характер. Эти отклонения приводят к изменению формы принимаемого сигнала (как показано на рис.4), что субъективно воспринимается как характерная помеха, называемая шумами дискретизации.

Величины Дti определяются главным образом низкочастотными фазовыми флуктуациями импульсов, вызванными неточностью работы линейных регенераторов, и нестабильностью задающих генераторов станций передачи. Если величину отклонения, вызванного нестабильностью задающих генераторов, обозначить как бД, а вызванного фазовыми флуктуациями, как вД, то, считая, что между ними существует статистическая связь, можно показать, что мощность шумов дискретизации на переприемном участке не будет превышать:

Pш.д р2 · Uc2 · ((бд/ТД)2 + (вД/ТД)2)

где Uc- эффективное напряжение сигнала.



Рисунок 4 - Изменение формы принимаемого сигнала при изменении периода дискретизации

Поскольку щД = 2·р/ТД, то введя относительные отклонения периода:

ад = бд/ТД и bД = вД/ТД;

можно записать формулу для мощности шумов дискретизации:

Pш.д ? р2 · Uc2 · ( ад2 + bд2)

В этом случае защищенность сигнала от шумов дискретизации запишется как:

Азд ?10lg (р2 (ад2 + bд2))-1

В основном цифровом канале (ОЦК) с переприемами защищенность снизится на 10lg (nпп +1),где nпп - общее число переприемов как по ТЧ, так и по цифровым потокам.

Экспериментально показано, что в канале ТЧ, образованном на базе ОЦК (ТД = 125 мкс), предельная величина Дti не должна превышать 810 нс. Это соответствует минимально допустимой защищенности от шумов дискретизации в канале ТЧ Азид = 34 дБ. Однако номинальная цепь ОЦК первичной сети может содержать до 59 переприемов, к числу которых следует добавить 2 возможных переприема на абонентских участках. Таким образом, nпп может достигать 61, а Азд в канале, образованном на базе ОЦК без переприемов, должна быть не менее

Азд = 34 + 10lg (61+ 1) ? 52 Дб.

В данную задачу входит определение предельной величины НЧ фазовых флуктуаций, при которой еще обеспечивается заданная защищенность от шумов дискретизации.

Используя заданную защищенность от шумов дискретизации

Азд=52 дБ

найдем относительные отклонения из условия a=b.

а2=(10-0.1 Азд)/2р2=5.024 10-7

Определим относительную величину отклонения из-за НЧ фазовых флуктуаций (Вд) на отдельных участках ОЦК. Считаем, что bд одинаковы на всех участках:

,

По величине bд найдем относительную величину фазовой флуктуации Вфф в линейных трактах на каждом из участков, которая должна быть во столько раз больше bд, во сколько раз тактовая частота сигнала в соответствующем линейном тракте Fт больше частоты дискретизации fд = 8 кГц.

На внутризоновом участке применена ЦСП ИКМ - 120-А с тактовой частотой fт = 4224 кГц:

,

На магистральном участке применена ЦСП ИКМ - 480 с тактовой частотой fт = 34368 кГц:

,

4.2 Расчет соотношения между шумами квантования и инструментальными шумами

В процессе аналого-цифрового преобразования (АЦП) 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 определяется

РИ.Ш. = 2 4m 2 ,

где - шаг квантования (для неравномерного квантования берется минимальное значение шага, равное 2 UОГР, при равномерном квантовании р = 2UОГР / NКВ)

е - среднеквадратическое значение приведенной инструментальной погрешности преобразователя;

m - разрядность кода.

При равномерном квантовании:

Для ИКМ-120-А и ИКМ-480 (m=12):

UОГР=UMAX=0.7746.100.05Pmax=0.7746.10=1.094 В,

р = 2UОГР / NКВ = 2.1.094/4096 = 0.0005342 В,

РИ.Ш. = 2 4m 2 = = 7.66дБ.

Соотношение между шумами квантования и инструментальными шумами оказывается равным

П=РИШ / РШК = 12 е2 4m = 12= 32.212

При неравномерном квантовании:

Для ИКМ-120-А и ИКМ-480 (m=12):

у = 2UОГР =2.0.7746.100.05Pmax =2. 0.7746.10= 0.00534 В,

РИ.Ш. = 2 4m 2 = = 7.655дБ.

Соотношение между шумами квантования и инструментальными шумами оказывается равным

П = РИШ / РШК = 12 е2 4m = 12=32.212

Как видно из расчетов соотношение между шумами квантования и инструментальными шумами в обоих случаях одинаковы.

4.3 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. 5),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 Up(Uнор) (величины минимального шага квантования) и со случайными моментами перехода через нуль. Возникающие при этом шумы получили название шумов незанятого (?молчащего?) канала.

Рисунок 5 - Характеристика кодера при малых уровнях сигнала

Псофометрическая мощность незанятого канала

Ршнк = (/2)2.Кп2.(2.F.10-12/(600.fд), где

КП - псофометрический коэффициент (0.75),

- шаг квантования, F=3.1 КГц,

fд = 8кГц.

При равномерном квантовании

= 2UОГР / NКВ = 2.1.094/512 = 0.00427 В,

Ршнк=(/2)2.Кп2.(2.F.10-12/(600.fд))== =3.31Вт.

При неравномерном квантовании

у = 2UОГР =2.0.7746.100.05Pmax =2. 0.7746.10= 0.00534 В,

Ршнк = (/2)2.Кп2.(2.F.10-12/(600.fд)) = = =5.179Вт.

Следует иметь в виду, что, несмотря на небольшую величину, шумы незанятого канала заметны для абонентов, поскольку не происходит их ?маскировки? передаваемыми сигналами. По рекомендациям МСЭ (МККТТ) мощность шумов незанятого канала должна быть менее 320 пВт или их уровень не должен превышать значения 65 дБ.

Видно, что полученные значения шумов незанятого канала меньше рекомендованных МСЭ (МККТТ) значений. Значение шумов незанятого канала больше при неравномерном квантовании.

5. 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, сохранностью, 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 (t), тогда вероятность безотказной работы

P(t)e-t .

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

tСР = 1/

При оценке надежности некоторой сложной системы, состоящей из множества разнотипных элементов. Например, q1(t), q2(t),…qN(t) - 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.

N

РСИСТ(t) = (1-qi) ,

i=1

где qi - интенсивности отказов отдельных ее элементов.

N

Рi(t)=ei-t = eСИСТ- t ,

i=1

 N

где СИСТ = qi .

i=1

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

КГ = ТСР / (ТСР + ТВ).

В качестве примера рассмотрим расчет показателей надежности образования между станциями А и Б. Структурная схема преобразования приведена на рисунке 6.

Ст.А

Ст.Б

АОП - аппаратура образования первичного цифрового тракта (САЦК-1) - 2 стойки; ВВГ - аппаратура вторичного временного группообразования - 2 стойки; ТВГ - аппаратура третичного временного группообразования - 2 стойки; ЧВГ - аппаратура четвертичного временного группообразования - 2 стойки; ОЛТ - аппаратура оконченного линейного трактата - 2 стойки; СДП - стойка дистанционного питания;

Рисунок 6 - Структурная схема образования

Расчет суммарной эффективности отказов для образования, размещенного в ОП1 и ОП2 определяется выражением

СИСТ=2САЦК+NВВГВВГ+NТВГТВГ+NЧВГЧВГ+NОЛТОЛТ= = = 1/ч, где

N и - соответственно, число комплектов и интенсивности отказа одного комплекта заданного оборудования.

Исходя из полученной интенсивности отказа СИСТ, можно определить коэффициент простоя

КПоп = СИСТ ТВ / (1+СИСТ ТВ) =

Суммарная интенсивность отказов для оборудования НРП определяется с учетом того, что НРП структурно состоит из двух комплектов ОЛТ

НРП = NНРП 2ОЛТ = = 0.0183 1/ч

При оптимальной стратегии восстановления с учетом того, что время подъезда составит в этом случае t1 = 2часа, имеем по типу выражение

КПнрп=НРП(ТВнрп-0.7t1)/(1+НРП ТВнрп) = 0.0183(2.5-0.7.2)/(1+0.0183.2.5) = =0.0192

На основе полученных результатов можно вычислить суммарный КП системы при традиционной стратегии

КПсум = КПоп + КПнрп . =

Величина общего простоя системы достаточно маленькая величина. Сравнивая полученные ресчетным путем данные с приведенными в метоических указаниях, можем сделать вывод, что обеспечивается требования к проектируемой, нас удовлетворяет надежность используемой аппаратуры.

6. РАСЧЕТ ТРЕБОВАНИЙ К ПАРАМЕТРАМ КАЧЕСТВА ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ ПО ОЦК В СООТВЕТСТВИИ С РЕКОМЕНДАЦИЕЙ МСЭ .G821

В соответствии с рекомендацией МСЭ (МККТТ) G.821 для ОЦК на международном соединении вводятся следующие требования к параметрам качества:

А - при оценке в одноминутных интервалах не, чем в 99 % 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.

Рекомендуемое общее время оценки состояния канала - один месяц.

Исходя из этих норм, можно рассчитать требования к параметрам качества (А, Б, В) на отдельных участках номинальной цепи ОЦК ВСС, воспользовавшись выражением.

К*к = 100 - (100-Кк) . /100

Где Кк - допустимое значение соответствующего параметра качества, указанное в рекомендации G . 821 %;

- часть общих норм на параметры качества, отведенная на данный участок номинальной цепи ОЦК ВСС, % (для магистрального участка = 20 %).

Расчет значений параметров качества для конкретной линии протяженностью l км можно произвести по формуле

К**к = 100 - (100-К*к) . l/lуч ,

где lуч - номинальная протяженность соответствующего участка сети.

Для магистральной сети lуч =12500 км, Ка=98 %, Кб=99.96 %, Кв=98.4 %.

К*а = 100 - (100-Ка) . /100 =99.6;

К*б = 100 - (100-Кб) . /100 =99.992;

К*в = 100 - (100-Кв) . /100 =99.68;

К**а = 100 - (100-К*а). l/lуч=99.923;

К**б = 100 - (100-К*б) . l/lуч=99.998;

К**в = 100 - (100-К*в) . l/lуч=99.939

7. РАСЧЕТ ЦЕПИ ДИСТАНЦИОННОГО ПИТАНИЯ И СОСТАВЛЕНИЕ СХЕМЫ СВЯЗИ ДЛЯ УЧАСТКОВ

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);

Uнрп - падение напряжения на одном НРП, В;

R0 для ЗК 1x4x1.2 = 31.7 Ом/км;

R0 для МКТ- 4 с парами 1.2/4.6 = 31.7 Ом/км;

lдп (ИКМ-120-А) = 200 км, Iдп = 125 мА, n =Lвнз/Lусил.уч= 200/2.915=69;

lдп (ИКМ-480) = 200 км, Iдп = 200 мА, n = Lмест/ Lусил.уч= 200/1.507=133;

где Lвнз,Lмаг - длины участков между ОП и ОРП (ОРП и ОРП),

Lусил.уч - длина усилительного участка ЦСП, т.е длина участка регенерации, км:

для ИКМ-120-А Lусил.уч = 2.915 км;

для ИКМ-480 Lусил.уч = 1.507 км;

Таким образом,Uдп равен:

Uдп (ИКМ-120-А) = 125.10-3.31.7.200+6.29=966.5 В

Uдп (ИКМ-480) = 200.10-3.31.7.200+6 65.=1658 В

На основе технических данных ЦСП, полученных значений и расчета цепи дистанционного питания, осуществим размещение НРП и ОРП в каждом из проектируемых участков сети. По результатам составим схему организации связи:

Для внутризонового участка:

Для магистрального участка:



8. КОМПЛЕКТАЦИЯ НЕОБХОДИМОГО ОБОРУДОВАНИЯ

8.1 КОМПЛЕКТАЦИЯ СТАНЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ НА ВНУТРИЗОНОВОЙ СЕТИ

Комплектация оборудования ИКМ-120-А

Система ИКМ-120-А предназначена для организации каналов на местных и внутризоновых сетях при использовании симметричных кабелей ЗКПАП и МКС. Она позволяет организовать 120 каналов ТЧ при скорости передачи цифрового группового потока 8448 кбит/c. Кроме того, дополнительно можно организовать 4 цифровых канала для передачи дискретной информации с суммарной пропускной способностью 32 кбит/c. Предусмотрена возможность аналого-цифрового преобразования вторичной стандартной группы.

Требуемую дальность связи 600 км, определяемую максимально возможной протяженностью внутризоновой сети, обеспечивают обслуживаемые (ОРП) и необслуживаемые (НРП) регенерационные пункты. Номинальная длина участка регенерации составляет 5км. На внутризоновых сетях линейный тракт строится с использованием двух кабелей, а на местных одного. В линейном тракте используется код типа КВП-3.

В состав оконечной аппаратуры ИКМ-120-А входит оборудование вторичного временного группообразования (ВВГ), аналого-цифрового преобразования сигналов вторичной группы (АЦО ЧРКВ), оконечное оборудование линейного тракта (ОЛТ) и комплект контрольно-измерительных приборов. Линейный тракт кроме ОЛТ должен содержать обслуживаемые и необслуживаемые регенерационные пункты.

8.2 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 КМ-4 с парами 2,6/9,5 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.

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 и так далее.

В настоящее время многоканальные системы передачи используется для организации магистральной, внутризоновой и местной видов связей. Техника связи во многих странах мира развивается в направлении цифровой сети на основе использования цифровых АТС, связанных между собой каналами и трактами цифровых систем передачи (ЦСП). В этой связи интенсивно развиваются цифровые многоканальные системы передачи, вытесняя постепенно существующие аналоговые системы передачи.

Данный курсовой проект посвящён проектированию каналов цифровых систем передачи.

В этой работе необходимо было рассчитать шумы оконечного оборудования, длину участка регенерации, цепи дистанционного питания для каждого из участков сети. На основе всех этих расчётов составить схему связи для каждого из участков сети, определив при этом комплектацию необходимого оборудования, с учетом всех предъявляемых требований, что и было выполнено в заданной работе.

В каналах ЦСП возникают шумы за счёт ошибок, возникающих в линейных трактах при регенерации цифрового сигнала, оцениваемые вероятностями ошибок. Для обеспечения требований вероятности ошибок необходимо рациональным образом разместить регенераторы в линейном тракте, выполнив соответствующий предварительный расчет по определению размещения регенераторов в линейном тракте.

В процессе выполнения данной работы были рассмотрены такие вопросы, как оценка шумов оконечного оборудования, определение длины участка регенерации, составление схемы магистрали и др. где мы занимались вопросами проектирования условного фрагмента сети связи, содержащего внутризоновый и магистральный участки с использованием электрических кабелей. Все эти задания и соответствующие к ним требования, позволяют получать навыки проектирования цифровых каналов передач, а также проектирования определенных заданных участков сети связи (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 ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1 Зингеренко А.М. Баева Н.Н. Тверецкий М.С. Системы многоканальной связи. - М.: Связь, 1980г.

2 Баева Н.Н. Многоканальная электросвязь и РРЛ. - М.: Радио и Связь, 1988г.

3 Иванов А.И., Гордиенко В.Н., Попов Г.Н. и др. Цифровые и аналоговые системы передачи. - М.: Радио и связь, 1995.

4 Берганов И.Р., Гордиенко В.Н., Крухмалёв В.В. Проектирование и техническая эксплуатация систем передачи. - М. : Радио и связь, 1989.

5 Левин Л.С., Плоткин М.А. Цифровые системы передачи информации. - М.: Радио и связь, 1982.

Размещено на Allbest.ru