Кафедра Информационных систем и технологий»

ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ И ИНФОРМАТИКИ

«Кафедра Информационных систем и технологий»

Сдана на проверку

«____»____________2012г.

Допустить к защите

«____»____________2012г.

Защищена с оценкой _________

«____»____________2012г.

Контрольная работа по предмету

«Основы сетевых технологий»

Работа представлена

на ________ листах

Студент (ка) группы ______________ Фамилия И.О.

(роспись)

Руководитель ______________ Овсянников А.С.

(роспись)

№ зачетной книжки _______________

Самара 2012г

ЗАДАНИЕ К КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ

Выполнить системотехническую разработку цифровой телекоммуни-кационной системы (ЦТС). Исходные данные для разработки приведены в таблице 1.

В соответствии с номером варианта необходимо выполнить следующие задачи.

1. Рассчитать число разрядов mв кодовой комбинации цифрового сигнала.

2. Определить шаг (интервал) квантования по амплитуде.

3. Разработать схему временного спектра ЦТС.

4. Разработать укрупнённую структурную схему ЦТС, состоящую из оборудования временного группообразования, оборудования линейного тракта оконечной станции и промежуточных станций линейного тракта.

Ход выполнения:

ЗАДАНИЕ №1

Рассчитать число разрядов m в кодовой комбинации цифрового сигнала.

При определении числа разрядов mрекомендуется применять нелинейное компандирование (сжатие) входного информационного сигнала. Компандирование на передаче и экспандирование (восстановление) на приёме позволяют увеличить помехозащищённость слабых входных сигналов за счёт уменьшения помехозащищённости сильных сигналов(обладающих значительно большей помехозащищённостью). В современных ЦТС применяется закон Акомпандирования, при котором минимальная величина защищённости от шумов квантования в диапазоне уровней входного сигнала от 0 до –36 дБ определяется по формуле (1).

А_{кв мин}@ 6m –(16 – 17), дБ. (1)

Отсюда формула для определения числа разрядов m вкодовой комбинации будет иметь вид

m= é ù (2)

где é ù означает ближайшее целое число сверху.

Итак, m =[УКАЖИТЕ ЗНАЧЕНИЕ m]

ЗАДАНИЕ №2

Определить шаг квантования по амплитуде

Аналоговый сигнал, поступающий на вход основного цифрового канала (ОЦК) ЦТС, имеет динамический диапазон изменения мгновенных значений D.

Устройство квантования входного сигнала рассчитывается на представление каждого интервала (шаг квантования) изменения напряжения входного сигнала в виде цифровой кодовой комбинации с числом разрядов m. Для определения шага квантования DU_КВ необходимо пересчитать динамический диапазон D в интервал напряжений DU по формуле

Количество интервалов квантования N_кв определяется по формуле

N_кв = 2^m (4)

Шаг квантования по амплитуде определяется по формуле

DU_КВ = (5)

Итак, Nкв= [УКАЖИТЕ ЗНАЧЕНИЕ Nкв];

DU_КВ = [УКАЖИТЕ ЗНАЧЕНИЕ DU_КВ]

ЗАДАНИЕ №3

Разработать схему временного спектра ЦТС.

За основу можно взять временной спектр ЦСП ИКМ-30.

Линейный сигнал системы ЦСП ИКМ-30 построен на основе сверхциклов, циклов, канальных и тактовых интервалов, как это показано на рис. 4.1 (обозначение 0/1 соответствует передаче в данном тактовом интервале случайного сигнала). Сверхцикл передачи (СЦ) соответствует минимальному интервалу времени, за который передается один отсчет каждого из 60 сигнальных каналов (СК) и каналов передачи аварийной сигнализации (потери сверхцикловой или цикловой синхронизации).

Рис. 4.1. Временной спектр ЦСП ИКМ-30

Длительность СЦ Tсц==2 мс. Сверхцикл состоит из 16 циклов передачи (с Ц₀ по Ц₁₅). Длительность цикла Tц=125 мкс и соответствует интервалу дискретизации сигнала ТЧ с частотой 8 кГц. Каждый цикл подразделяется на 32 канальных интервала длительностью Tки=3,906 мкс. Из них 30 интервалов отводятся под передачу сигналов ТЧ (КИ₁—КИ₁₅, КИ₁₇—КИ₃₂, а два—под передачу служебной информации (КИ₀ и КИ₁₆). Каждый канальный интервал состоит из восьми интервалов разрядов (P₁—Р₈) длительностью по Tр= 488нс. Половина разрядного интервала может быть занята прямоугольным импульсом длительностью Tи=244 нс при передаче в данном разряде единицы (при передаче нуля импульс в разрядном интервале отсутствует).

Интервалы КИ₀ в четных циклах предназначаются для передачи циклового синхросигнала (ЦСС), имеющего вид 0011011 и занимающего интервалы Р₂—Р₈. В интервале Р₁ всех циклов передается информация постоянно действующего канала передачи дискретной информации (ПДИ). В нечетных циклах интервалы Р₃ и Р₆ КИ₀ используются для передачи информации о потере цикловой синхронизации (Авар. ЦС) и снижении остаточного затухания каналов до значения, при котором в них может возникнуть самовозбуждение (Ост. зат). Интервалы Р₄, Р₅, Р₇ и Р₈ являются свободными, их занимают единичными сигналами для улучшения работы выделителей тактовой частоты. В интервале КИ₁₆ нулевого цикла (Ц₀) передается сверхцикловой синхросигнал вида 0000 (P₁-P₄), а также сигнал о потере сверхцикловой синхронизации (Р₆—Авар. СЦС). Остальные три разрядных интервала свободны. В канальном интервале КИ₁₆ остальных циклов (Ц₁—Ц₁₅) передаются сигналы служебных каналов СК₁ и СК₂, причем в Ц₁ передаются СК для 1-го и 16-го каналов ТЧ, в Ц₂—для 2-го и 17-го и т. д. Интервалы Р₃, P₄, P₆ и Р₇ свободны, но в ЦСП ИКМ-30С, где для каждого канала ТЧ требуется большее число СК, они используются.

ЗАДАНИЕ №4

Разработать укрупнённую структурную схему ЦТС, состоящую из оборудования временного группообразования, оборудования линейного тракта оконечной станции и промежуточных станций линейного тракта.

За основу выполнения этого задания можно взять структурную схему ЦСП ИКМ-30.

На общегосударственной первичной сети применяются 30-канальные первичные ЦСП с ИКМ, отвечающие рекомендациям МККТТ для систем первой ступени европейской иерархии. К ним относятся системы передачи: ИКМ-30, предназначенная для создания пучков соединительных линий между городскими и пригородными АТС и между АТС и АМТС; ИКМ-ЗОС, используемая на сетях сельской связи.

Рис. 3.1. Структурная схема ЦСП ИКМ-30

Общие принципы построения ЦСП этих типов одинаковы, поэтому рассмотрим ЦСП ИКМ-30.

Цифровая система передачи ИКМ-30 позволяет организовывать по парам низкочастотных кабелей с бумажной и полиэтиленовой изоляцией 30 каналов ТЧ при однокабельном или двухкабельном варианте работы. В первом случае пары, предназначенные для организации встречных направлений передачи, должны иметь достаточно высокое переходное затухание, поэтому удается уплотнить не более трети всех кабельных пар. Во втором случае могут быть задействованы почти все пары, что равноценно увеличению емкости кабеля примерно в 14 раз (некоторые пары при этом используются для передачи служебной информации). В аппаратуре ИКМ-30 для каждого канала ТЧ организуется по два выделенных сигнальных канала (СК₁ и СК₂) для передачи сигналов управления и взаимодействия, необходимых для функционирования устройств коммутации сети. В системе предусмотрена возможность организации канала звукового вещания второго класса вместо четырех каналов ТЧ, а также восьми каналов передачи дискретной информации со скоростью 8 кбит/с вместо одного канала ТЧ. Еще один такой же канал ПДИ организуется непосредственно в групповом тракте аппаратуры ИКМ-30.

На рис. 3.1 приведена структура ЦСП ИКМ-30, а в табл. 3.1 — длина регенерационного участка , максимальная длины секции дистанционного питания и переприемного участка по тональной частоте L_П в зависимости от типа кабеля.

Таблица 3.1

Тип кабеля	, км	, км	L_П, км
Т-0,5 Т-0,6 Т-0,7 ТПП-0,5 ТПП-0,7	0,35... 1,5 0.52.. .2,3 0,59... 2.6 0,47... 2,0 0,62... 2,7

На рис. 3.1 приняты следующие обозначения: СУ—согласующие устройства, обеспечивающие подключение входов каналов ТЧ ЦСП к городским АТС; АЦО—аналого-цифровое оборудование, формирующее из аналоговых сигналов ТЧ и сигналов СУВ типовой первичный цифровой поток со скоростью передачи 2048 кбит/с и преобразующее этот поток на приеме в соответствующие сигналы ТЧ и СУВ; ОЛТ—оборудование линейного тракта, обеспечивающее регенерацию принимаемых цифровых сигналов, ввод в кабель тока дистанционного питания необслуживаемых регенерационных пунктов, телеконтроль линейного тракта, контроль ошибок в линейном сигнале, защиту станционных устройств от опасных напряжений, возникающих в кабеле, и организацию служебной связи (СС); НРП—необслуживаемые регенерационные пункты, восстанавливающие линейные сигналы после прохождения ими соответствующих кабельных участков и располагающиеся в кабельных колодцах; ОРП—обслуживаемый регенерационный пункт, функции которого практически совпадают с ОЛТ оконечных станций.

Телеконтроль линейного тракта и служебная связь осуществляются по отдельным парам кабеля.

На передаче в АЦО осуществляется амплитудно-импульсная модуляция аналоговых сигналов ТЧ, после чего они объединяются в групповой АИМ сигнал. Последний кодируется в групповом кодере с нелинейным квантованием (амплитудная характеристика кодера построена по квазилогарифмическому закону А-86,7/13) в восьмиразрядные кодовые комбинации, которые объединяются с сигналами управления и взаимодействия и сервисными сигналами (обеспечивающими работоспособность данной ЦСП) в типовой первичный цифровой поток со скоростью передачи 2048 кбит/с. Параметры этого потока в точке TC₁, называемой точкой стыка (сетевым стыком), отвечают рекомендациям МСЭ, что позволяет использовать данную ЦСП не только для построения ЦСП следующих ступеней иерархии, но и для совместной работы с другим типовым оборудованием, например оборудованием радиорелейных и волоконно-оптических линейных трактов. К точкам стыка вместо АЦО может подключаться типовая аппаратура цифрового вещания (АЦВ), которая позволяет организовывать или четыре канала звукового вещания (3В) высшего класса, или два стереоканала 3В, или восемь репортерских каналов (вместо 30 каналов ТЧ).

В точке стыка ТС₁ принят код с чередованием полярности импульсов (ЧПИ).

Рис. 3.2. Код ЧПИ

Рис. 3.3. К анализу влияния линейных искажений на код ЧПИ

Код с чередующейся полярностью импульсов (ЧПИ). Этот код получил в настоящее время широкое распространение. Алгоритм перехода от двоичного сигнала к коду ЧПИ (рис.3.2) состоит в том, что символу 0 в обоих случаях соответствует пауза, а символу 1 в коде ЧПИ соответствуют импульсы положительной или отрицательной полярности. Строгое чередование полярности импульсов, позволяет резко уменьшить линейные искажения второго рода и частично ослабить линейные искажения первого рода. На рис. 3.3,6 изображен код ЧПИ, искаженный за счет линейных искажений второго рода. Видно, что длительные переходные процессы, связанные с искажениями этого типа, взаимно компенсируются и расположение импульсов относительно оси абсцисс не изменяется. На рис. 3.3,в изображен код ЧПИ, подверженный влиянию линейных искажений первого рода. Около паузы, действующей на любых тактовых интервалах, всегда располагаются импульсы разной полярности (например, на рис. 3.3,в пауза имеет место на третьем тактовом интервале). В результате происходит взаимная компенсация фронта и спада этих импульсов, так что в коде ЧПИ паузу легче обнаружить, чем в двоичном сигнале. Работа РУ регенератора кода ЧПИ состоит в сравнении напряжений U₁, U₂, U₃,... с двумя пороговыми напряжениями ±U_П, после чего вырабатываются импульсы соответствующей полярности или паузы в зависимости от результата сравнения величин Ui с пороговыми значениями.

Важным достоинством кода ЧПИ является чрезвычайная простота обратного перехода к двоичному сигналу, что происходит в ПКпр. Для этого достаточно осуществить двухполупериодное выпрямление сигналов кода ЧПИ.

Поскольку линейный сигнал аппаратуры ИКМ-30 имеет такой же код, оборудование линейного тракта относительно просто, поскольку не содержит преобразователей кодов.