Системи передачі в електрозв’язку

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Полтавський національний технічний університет

імені Юрія Кондратюка

Кафедра комп'ютерної інженерії

РОЗРАХУНКОВО-ГРАФІЧНА РОБОТА

з навчальної дисципліни

«СИСТЕМИ ПЕРЕДАЧІ В ЕЛЕКТРОЗВ'ЯЗКУ»

Виконала

студентка 302-ТТ навчальної групи

Яценко Аліна Григорівна

Перевірив

к. т. н., доцент кафедри КІ, доцент

Слюсар Ігор Іванович

Полтава

2011

ЗМІСТ

Вступ

1. Задача №1

2. Задача №2

3. Задача №3

Висновок

Список використаної літератури

ВСТУП

Сучасне суспільство не може існувати без обміну інформацією, об'єм якої безперервно і дуже інтенсивно росте. Зростають також вимоги до швидкості і достовірності передачі інформації. Оснащення промисловості і сільського господарства новітніми засобами виробництва приводить до створення нових методів управління, як в окремих галузях так і державі в цілому. Це призводить до появи нових виглядів джерел інформації і збільшення потоків інформації. Аналіз потоків інформації за довгий час показує, що зростання об'єму передавання інформації, яку необхідно передавати для нормального функціонування виробництва країни, пропорційне квадрату об'єму виробництва. Добре налагоджений зв'язок здатний в багато разів підвищити продуктивність праці.

Система передачі - це сукупність технічних засобів, що забезпечують утворення лінійного тракту, типових групових трактів і каналів передачі первинної мережі, що складає на станції системи передачі і середовище поширення сигналів електрозв'язку. Багатоканальні системи передачі (БСП) являють собою комплекс технічних засобів, що забезпечують одночасну та незалежну передачу кількох сигналів з необхідною якістю по одній лінії передачі. Розвиток техніки багатоканального електрозв'язку -- створення могутніх систем передачі по кабельних і радіорелейних лініях, використання супутникового зв'язку -- дозволяє задовольнити потреби суспільства в передачі все зростаючого потоку різної інформації. Канали зв'язку, по яких передається інформація, можуть ефективно використовуватися тільки за наявності засобів автоматичної комутації, бездоганно зроблених як з технічної, так і з економічної точок зору.

Метою розрахунково-графічної роботи є закріплення теоретичного матеріалу з дисципліни «Системи передачі в електрозв'язку»; здобуття навичок застосування теоретичних знань до вирішення конкретних технічних задач.

Варіант завдання №43

1. Задача №1

Розробити схему частотних перетворень сигналу з частотою Fc в аналогових системах передачі (АСП). Визначити віртуальні несучі частоти.

Вихідні дані:

Частота сигналу, Fc=3,1 кГц;

АСП № 1 (пункт А) - В-2-2, ст. Б;

№ каналу ТЧ в АСП № 1(пункт А) - 2;

АСП № 2 (пункт Б) - В-12-3, ст. А, № 4;

№ КТЧ в АСП № 2 (пункт Б) - 7;

К-60П (пункт В): № схеми ЛС в СГП - 4; № ПГ - 4; № КТЧ в ПГ - 4.

ВІДПОВІСТИ ПИСЬМОВО НА ЗАПИТАННЯ:

1. Обґрунтування доцільності використання амплітудної модуляції з одною бічною смугою.

2. Рівні передачі, прийому, залишкове загасання каналу ТЧ в різних режимах роботи.

Розв'язання:

Для розробки схеми частотних перетворень і розрахунку значень віртуальних несучих частот необхідно визначити шлях проходження сигналу по трактах АСП з ЧРК (рис. 1.1). Схема частотних перетворень складається з урахуванням всіх перетворень частот в АСП на пунктах А, Б і В. Для цього визначимо номінали частот, які використовуються під час перетворення сигналу Fc у відповідному типу апаратури та станції, а також схемі формування сигналу лінійного спектру (ЛС).



Рисунок 1.1. Система передачі, що досліджується.

Система передачі В-2-2 призначена для організації з'єднувальних ліній між сільськими автоматичними та ручними телефонними станціями шляхом ущільнення повітряних сталевих ліній двома ВЧ каналами. Апаратура ущільнення побудована по груповому принципу з передачею в лінію однієї бічної смуги. Для передачі по лінії нижньої групи частот використовується діапазон 4,63-12,7 кГц (напрямок А-Б) і для передачі верхньої групи - діапазон 17,63-25,7 кГц (напрямок Б-А).



Рисунок 1.2. Частотні перетворення в АСП В-2-2.

Система передачі В-12-3. Система передачі В-12-3 призначена для роботи по 2-проводових ланцюгах з кольорового металу. У кожному з напрямків передачі організовується 12 каналів. Для полегшення умов роботи системи на рівнобіжних ланцюгах передбачено чотири варіанти лінійного спектра, що відрізняються взаємною інверсією та зсувом частотних смуг. Лінійний спектр частот при передачі в одному напрямку складає 36...84 кГц, а в зворотному - 92...140, 95...143, 93...141 або 94...142 кГц. Формування лінійного спектра відбувається на основі ПГ із використанням двох ступенів групового перетворення, тому що спектр частот цієї групи частково перекривається з лінійним спектром обох напрямків передачі.

Рисунок 1.3. Частотні перетворення в АСП В-12-3.

Система передачі К-60П. Апаратура систем передачі з ЧРК будується по груповому принципу, при якому груповий сигнал формується методом багаторазового перетворення частоти. При груповому методі на проміжних ступенях перетворення формуються стандартні групи каналів. В індивідуальній ступені або ступені канального перетворення, здійснюваної в стійці індивідуального перетворення (СИП), формується стандартна ПГ у смузі 60-108 кГц. Усі наступні ступені перетворення називаються груповими. Кожні п'ять ПГ у результаті роздільного групового перетворення по кожної ПГ поєднуються в стандартні 60-канальні вторинні групи (ВГ) у смузі частот 312-552 кГц. Потім кожні п'ять ВГ перетворяться в стандартні 300-канальні третинні групи (ТГ) у смузі частот 812-2044 кГц, і, нарешті, кожні три ТГ перетворяться в стандартні 900-канальні четвертинні групи (ЧГ) у смузі частот 8516-12388 кГц. У системі передачі К-60П передбачається можливість одержання 4-х варіантів спектра.

Рисунок 1.4. Схема перетворення частот СГП К-60П.

Як відомо, віртуальною несучою частотою називається уявна несуча частота, за допомогою якої можна було б вихідну смугу частот перемістити в лінійний спектр шляхом одноразового перетворення (минаючи всі проміжні ступені перетворення). Значення віртуальних несучих частот розраховуються тільки для лінійних спектрів сигналів між пунктами на дільницях А-Б, Б-В, а також в АСП К-60П в пункті В. Дані запишемо до табл. 1.1.

Таблиця 1.1

Значення віртуальних несучих.

№ з/п	Дільниця	Значення віртуальної несучої, кГц	Смуга частот каналу, кГц	Частота сигналу в лінійному сигналі, кГц
1	А-Б	19,8	22,6-25,7	22,9
2	Б-В	53	36-84	56,9
3	СГП АСП К-60П	-	60-108	92,9

При вирішенні задачі будемо враховувати те, що в АСП К-60П:

1. При перетвореннях частоти може інвертуватися тільки нижня бічна смуга частот за умови, що частота несучої більше частоти сигналу.

2. Якщо в первинному груповому перетворенні використовуються несучі частоти 420, 468, 516, 564 і 612 кГц, то корисні бічні смуги частот - нижні, а якщо несучі частоти рівні 252, 300, 348 444 кГц - верхні.

3. Нумерація каналів ТЧ у ПГ (для СИП-60) - зворотна, індивідуальні несучі рівні fні=108-4*(і-1) [кГц], де і - номер каналу ТЧ у ПГ.

Відповіді на запитання.

1. Канальні сигнали в системі передачі з ЧРК формуються з первинних інформаційних сигналів. Для такого перетворення можна застосовувати різні види модуляції: частотну (ЧМ), фазову (ФМ) і амплітудну (АМ). У сучасної КУА в основному застосовується амплітудна модуляція з використанням однієї бічної смуги частот - односмугова модуляція.

Процес здійснення амплітудної модуляції полягає в зміні амплітуді несучого коливання пропорційно змінам амплітуді несучого коливання пропорційно змінам миттєвого значення та модулюючого коливання.

Даний метод формування канальних сигналів володіє в порівнянні з іншими поруч переваг, що полягають у наступному:

- передача однієї бічної смуги частот дає можливість при заданому числі каналів у багатоканальної системі одержати груповий сигнал з мінімальною шириною чи смуги частот; тому при заданій смузі частот одержати в груповому сигналі більше, у порівнянні з іншими методами, число каналів;

- оскільки передається одна бічна смуга, а несуча частота і друга бічна смуга придушується, те вся потужність витрачається на передачу корисного сигналу, що несе інформацію. Це дозволяє одержати високу перешкодозахищеність переданих сигналів при порівняно невеликих потужностях вихідних каскадів підсилювачів;

- груповий сигнал при даному методі являє собою суму канальних сигналів, що є перетвореними інформаційними сигналами. Оскільки інформаційні сигнали є випадковими функціями часу (випадковими процесами), то і груповий сигнал є випадковим процесом. Максимальна потужність цього сигналу буде менше суми максимальних значень потужностей канальних сигналів. Тому при використанні загальних групових підсилювачів не потрібно одержання надмірно великої вихідної потужності. Це також, як і звуження загальної смуги частот, приведе до спрощення і здешевлення устаткування лінійного тракту.

2. Існують наступні режими роботи КТЧ:

- 2 ПР.ОК. - для відкритої телефонного зв'язку за відсутності на телефонному комутаторі транзитних подовжувачів;

- 2 ПР.ТР. - для тимчасових транзитних з'єднань відкритих телефонних каналів, а також для кінцевого зв'язку при наявності на телефонному комутаторі транзитних подовжувачів;

- 4 ПР.ОК. - для використання в мережах багатоканального тонального телеграфу, закритого телефонного зв'язку, передачі даних і т. п., а також для транзитних з'єднань при значних довжинах з'єднувальних ліній,

- 4 ПР.ТР. - для довгострокових транзитних з'єднань.

У таблиці 1.2. наведено рівні передачі, прийому, залишкове загасання каналу ТЧ у цих режимах роботи.

амплітудний затухання сигнал відхилення

Таблиця 1.2.

Рівні передачі, прийому, залишкове загасання каналу ТЧ

Режим	Рівні передачі, дБ/нп	Рівні прийому, дБ/нп	Залишкове загасання, дБ/нп
2-проводовий кінцевий	0/0	-7/-0,8	7/0,8
2-проводовий транзит	-3,5/-0,4	-3,5/-0,4	0/0
4-проводовий кінцевий	-13/-1,5	4/0,5	-17/-2
4-проводовий транзит	4/0,5	4/0,5	0/0

2. Задача №2

При реконструкції існуючої мережі зв'язку (рис. 2.1) в рамках проектування цифрового лінійного тракту визначити тип цифрової системи передачі (ЦСП) і розробити схему розміщення регенераційних пунктів, що обслуговуються (не обслуговуються) (відповідно ОРП і НРП). При цьому введені наступні допущення: кількість каналів на всіх напрямках однакова; робота додаткової аналогової системи передачі (АСП) передбачена тільки на одній з секцій.

Рисунок 2.1. Організація зв'язку між кінцевими пунктами.

Вихідні дані:

Довжина секції А-В, L1=81 км;

Довжина секції В-С, L1=183 км;

Довжина секції В-D, L1=127 км;

Додаткова АСП - К-60П;

Розміщення додаткової АСП - В-С.

Канал телефонний (ТЛФ)	112
Канал низько-швидкісний передачі даних (НШПД), до 200 Бод	8
Канал середньо-швидкісний передачі даних (СШПД), 300 Бод	4
Канал звукового мовлення (ЗМ) І-го класу	3
Канал фототелеграфу (ФТГ)	3

ВІДПОВІСТИ ПИСЬМОВО НА ЗАПИТАННЯ:

1. Чинники, що обмежують довжину ділянки регенерації.

2. Переваги ЦСП у порівнянні з АСП.

Розв'язання:

Під час визначення необхідної кількості каналів будемо враховувати як можливість їхнього вторинного ущільнення, так й необхідність використання кількох ОЦК для забезпечення передачі сигналів зі швидкістю, більшою ніж в ОЦК. Результати розрахунків за кожним з напрямків зв'язку, число еквівалентних ОЦК для передачі сигналів різноманітного вигляду (телефонних, телеграфних, звукового мовлення й т. ін.) і сумарну кількість еквівалентних ОЦК за цими напрямками зводимо до табл. 2.1. З метою забезпечення подальшого розвитку мережі зв'язку передбачимо збільшення розрахованої кількості каналів на 15%.

1 ТЛФ = 1 ОЦК; 1НШПД = 8 ОЦК; 1 СШПЛ = 1 ОЦК; 1 ЗМ = 4 ОЦК; 1 ГАЗЕТА = 90 ОЦК.

Таблиця 2.1

Результати розрахунку необхідного числа ОЦК.

Зв'язок між пунктами	Кількість еквівалентних ОЦК для передачі сигналів	Загальна кількість ОЦК(+15%)
	ТЛФ	ТЛГ НШПД	СШПД	ЗМ	ГАЗЕТА	К-60П
А-В	112	64	4	12	270	-	531
А-С	112	64	4	12	270	-	531
А-D	112	64	4	12	270	-	531
В-С	112	64	4	12	270	60	600
В-D	112	64	4	12	270	-	531
С-D	112	64	4	12	270	-	531

Вибраємо доцільну структуру мережі - радіальну. Виходячи з розрахованої кількості ОЦК вибираю апаратуру ЦСП ІКМ-192018 і тип кабелю МКТ-4. Їхні технічні характеристики і параметри наведено у табл.2.2 і табл.2.3 відповідно.

Таблиця 2.2

Апаратура ЦСП

Таблиця 2.3

Основні параметри кабелів

Тип кабелю	Параметри
	Кб	бб*10-3	R, Ом	б0, дБ/км	б1/2, дБ/км	б1, дБ/км
МКТ-4	2,48	2,0	75	0,0065	5,265	0,0186

Процес розміщення НРП складається з кількох етапів і передбачає виконання наступних операцій:

- вибір довжини РД, що не перевищує максимальне допустиме значення (зазвичай вибирають );

- перевірка реального розміщення НРП на трасі;

- розрахунок допустимих і очікуваних значень захищеності (, ) і імовірності помилок ( );

- порівняння очікуваних захищеності та імовірності помилок з допустимими значеннями (якщо очікувані значення захищеності та імовірності помилки не задовольняють допустимим значенням, то довжина кожної з РД зменшується на величину в межах ; в технічних даних апаратури ЦСП, як правило, вказуються допустимі межі відхилення довжини РД від номінального значення).

Таким чином, згідно з завданням розрахуємо максимально допустиму довжину регенераційної ділянки (РД).

, (2.1)

де - максимально перекриваюче загасання (дБ) РД на розрахунковій частоті (тобто підсилювальна спроможність НРП), = 63; - коефіцієнт загасання кабелю на розрахунковій частоті (вона дорівнює напівтактовій частоті: ) при максимальній температурі ґрунту.

(МГц).

Величина визначається за формулою:

, (2.2)

де - робоча частота (в МГц), значення коефіцієнтів .

.

(км)

Коефіцієнт загасання коаксіальних пар можливо розрахувати для температури +200С за наближеною формулою:

. (2.3)

Для визначення кількості РД на кожній з ділянок ОРП-ОРП і наступного розміщення НРП спочатку визначимо число М за виразом:

, (2.4)

де ]а[ - ціла частина а, - довжина ділянки ОРП-ОРП - номінальна довжина РД.

Далі аналізуємо різницю:

. (2.5)

Для ділянки А-В( L1 =81 км):

;

Для ділянки В-С( L2 =183 км): ;

;

Для ділянки В-D( L3 =127 км): ;

.

Для ділянок А-В та В-С , довжина кожної РД приймається рівною номінальній, а кількість РД дорівнює М, тобто і

Для ділянки В-D , тому будемо використовувати укорочену ділянку, еквівалентна довжина якої доповнюється до номінального значення штучною лінією (ШЛ). Загальна кількість РД, як й в попередньому випадку, дорівнює .

По закінченні всіх розрахунків складаємо схему розміщення регенераційних пунктів на кожній з секцій магістралі (між суміжними КП).

Рисунок 2.1. Схема розміщення КП, ОРП і НРП.

- Кінцевий пункт (КП)

- Пункт транзиту

- Регенераційний пункт, що обслуговується (ОРП)

- Регенераційний пункт, не обслуговується (НРП)

Рисунок 2.3. Умовні позначення.

Відповіді на запитання.

1. Під час розміщення НРП на магістралі доцільно враховувати наступні рекомендації:

- довжина регенераційної ділянки (РД) не повинна перевищувати максимально допустиме значення;

- доцільно забезпечити рівномірне розташування НРП на кожній з ділянок ОРП-ОРП;

- необхідно використати можливо меншу кількість НРП на кожній з ділянок ОРП-ОРП;

- за результатами розрахунку, при появі необхідності використати укорочені РД, їхнє корегування можна забезпечити застосуванням штучних ліній (ШЛ), що встановлюються тільки на станційних регенераційних пунктах (КП, ОРП);

- укорочені ділянки доцільно встановлювати біля пунктів, де розміщене комутаційне обладнання, яке створює в процесі роботи потужні завади.

2. Переваги ЦСП у порівнянні з АСП.

Цифрові системи передачі мають наступні переваги:

- Якість передачі сигналів не залежить від довжини цифрової лінії, так як перешкоди не накопичуються уздовж лінії. Основним джерелом завад є кінцеве обладнання, в якому аналоговий сигнал перетворюється в цифровий (оскільки при цьому з'являються завади квантування).

- Системи мають високу пропускну здатність при передачі сигналів в цифровій формі. Наприклад, для передачі телевізійного сигналу в частотних системах використовується смуга частот1500-1800 каналів ТЧ, а в цифрових 600-900 каналів ТЧ.

- Сигнали всіх видів інформації - телефонної, передачі даних, відео-телефонної, телебачення, радіомовлення - мають єдину цифрову форму, яка дозволяє використовувати єдині засоби передачі та комутації.

- Висока завадостійкість систем дозволяє використовувати кабелі з низькою величиною захищеності між рівнобіжними ланцюгами, тому цифрові системи, насамперед, застосовуються на міських телефонних мережах.

- Використання на мережі систем передачі з дуже великою пропускною здатністю (хвилеводних, оптичних) можливе тільки при цифрових методах передачі.

3. Задача №3

Для цифрового лінійного тракту ЦСП ІКМ-480С, яка працює по симетричному кабелю типу МКС і входить до складу внутрішньо-зонової первинної мережі розрахувати допустиму та очікувану захищеності. За даними параметрами визначити коректність вибору довжини регенераційної ділянки (РД). При цьому вважати, що обрана 2-кабельна схема організації зв'язку, а в ЦСП ІКМ-480С використовується код 5В6В.

Вихідні дані:

Кількість РД: NРД=58;

Довжина РД, lРД=3,3 км;

Сумарний рівень завад в лінійному тракті: 34,9.

ВІДПОВІСТИ ПИСЬМОВО НА ЗАПИТАННЯ:

1. Дати визначення секунди, яка сильно уражена помилками (SES).

2. Призначення циклової синхронізації ЦСП ієрархії PDH.

3. Короткочасне відхилення значущих моментів хронуючого сигналу від його ідеального положення в часі (де "короткочасне відхилення" має на увазі, що ці відхилення частоти більш або дорівнювати 10 Гц).

4. Що називається блоком з фоновими помилками (ВВЕ)?

Розв'язання:

Для ЦСП ІКМ-480С з кодом 5В6В величина допустимої захищеності визначається за виразом:

, (3.1)

де m=5, , - допустима імовірність помилки.

Величина імовірності помилки () є функцією співвідношення сигнал/завада за потужністю (або напругою) та залежить від довжини лінійного тракту:

, (3.2)

де - довжини лінійного тракту - у відповідності з нормами МСЕ для внутрішньо-зонової первинної мережі складає 3,57*10-11 [км-1].

(км);

;

;

(дБ)

Враховуючи те, що сумарна очікувана захищеність залежить від виду завад, переважних в кабелі, для ЦСП, що працюють по симетричному кабелю, переважними є завади лінійних переходів. У зв'язку з тим, що обраний симетричний кабель (МКС) і 2-кабельна схема організації зв'язку, для її розрахунку використовуємо вираз:

, (3.4)

де - захищеність від завад, створюваних джерелами, вплив яких враховується аналітично, - (для ЦСП ІКМ-480С =10 дБ) зменшення захищеності через еквівалентний вплив: міжсимвольних спотворень, джитеру імпульсів стробів, нестабільності порога вирішального пристрою регенератора й т. ін..

(дБ)

Порівняти величин очікуваної та допустимої захищеності повинно виконуватись співвідношення між ними . В разі його не виконання необхідно зробити висновок про некоректність вибору довжини РД.

Як ми бачимо, . Тому можна зробити висновок, що довжина регенераційної ділянки вибрана некоректно. Щоб виконувалася дана умова, потрібно зменшити довжину РД у ЛТ.

Відповіді на запитання.

1. Секунда зі значними помилками (severely errored second, SES) - інтервал часу, що дорівнює одній секунді, протягом якого відзначено не менше 30% блоків з помилками або один дефект. SES є підмножиною ES.

2. Циклова синхронізація забезпечує правильний розподіл і декодування кодових груп цифрового сигналу, а також розподіл декодованих відліків у відповідних каналах на приймальній частині апаратури.

3. Короткочасне відхилення значущих моментів хронуючого сигналу від його ідеального положення в часі (де "короткочасне відхилення" має на увазі, що ці відхилення частоти більш або дорівнювати 10 Гц) має назву джиттер.

4. Фонова блокова помилка (background block error BBE) - блоки з помилками, які не належать cекундам зі значними помилками SES.

ВИСНОВОК

Виконавши розрахунково-графічну роботу із СПЕЗ ми закріпили і розширили теоретичні знання по дисципліні СКЕЗ, застосувавши їх для вирішення задач та відповівши на теоретичні запитання; придбали навички застосування теоретичних знань для вирішення конкретних технічних задач; отримали навики самостійного виконання деяких завдань інженерної роботи; виробили навики оформлення технічної документації, складання пояснювальної записки і розробки ілюстративного матеріалу і креслень.

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Кириллов В.И. Многоканальные системы передачи. - М.: Новое знание, 2002. - 751 с.

2. Бавева Н.Н., Гордиенко В.Н., Курицын С.А. Многоканальные системы передачи - М.: Радио и связь, 1996. - 560 с.

3. Иванов В.И., Гордиенко В.Н., Попов Г.Н. Цифровые и аналоговые системы передачи. - М.: Горячая линия. Телеком, 2003. - 229 с.

4. Слепов Н.Н. Синхронные цифровые сети SDH. - М.: Эко-Трендз, 1997. - 143 с.

5. Бирюков Н.Л., Стеклов В.К. Транспортные сети и системы электросвязи. Системы мультиплексирования: Учебник для студентов ВУЗов по специальности «Телекоммуникации». - К.: Віпол, 2003. - 352 с.

6. Немировский А.С., Даниловис О.С., Маримонт Ю.И. Радиорелейные и спутниковые системы передачи. - М.: Радио и связь, 1986. - 392 с.

7. Бакланов И.Г. Технологии измерений первичной сети. Ч. 1. - М.: Эко-Трендз, 2002. - 140 с.

8. Системи передавання цифрові. Норми на параметри основного цифрового каналу і цифрових трактів первинної мережі зв'язку України. КНД 45-074-97. - К.: Державний комітет зв'язку України, 1997. - 70 с.

Размещено на Allbest.ru