Проектирование цифровых систем передачи SDH
Обзор существующих волоконно-оптических систем передачи информации на линиях связи. Выбор линии трассы кабеля. Расчет длины регенерационного участка. Определение эквивалентного числа первичных цифровых потоков. Организация тактовой сетевой синхронизации.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.10.2015 |
| Размер файла | 865,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Рисунок 2.6. Классификация линейных кодов ЦВОСП
Для высокоскоростных ЦВОСП применение блочных кодов класса 1В2В нецелесообразно ввиду двукратного увеличения тактовой частоты.
Для третичной и четверичной систем используется коды класса mВnВ (m 2), имеющие меньшую избыточность.
Рисунок 2.7. Нормированные спектры линейных кодов ВОСП
Рисунок 2.8. Линейные коды ВОСП
В кодах этого класса последовательность исходного сигнала разбивается на блоки из m бит, и каждый из них преобразуется в блок из n символов в соответствии с определенным алфавитом. Алфавит выбирается с таким расчетом, чтобы уменьшить максимальное число последовательных одинаковых символов и спектральную плотность сигнала в области НЧ. Например код 5B6B применяется в ВОСП "Сопка-2, Сопка-3".
В отдельную группу выделяются коды со вставками. При формировании таких кодов к информационным символам добавляется один дополнительный символ-вставка C (mB1C), формируемый в зависимости от значения последнего информационного символа в блоке из m импульсов или Р (mB1P), формируемый в зависимости от количества "1" в блоке из m импульсов. Например 3B1C, 8B1C, 10B1P. К этому же классу относятся коды mB1P1R. В этих кодах помимо вставки Р к блоку из m символов добавляется один бит R для служебной связи. Например код 10B1P1R применяется в ВОСП "Сопка-4".
Коды класса 1Т2В применяются при сопряжении ВОСП с существующим оконечным оборудованием проводного линейного тракта (по рекомендациям МСЭ-Т не разрешается внесение изменений в ОЛТ). При этом осуществляется перекодирование трехуровневых сигналов в двухуровневые.
При формировании линейных сигналов с ПИМ группе из m символов ставится в соответствие один импульс с изменяющимся временным положением. Такие коды не нашли практического применения ввиду сложности реализации.
Применение многоуровневых кодов позволяет повысить пропускную способность системы передачи, однако повышает требования к линейности характеристик передающих оптических модулей.
Таким образом, выбор кода в линии является достаточно сложной и важной проблемой, правильное решение которой во многом определяет технико-экономические показатели ВОСП в целом.
3. Расчет шумов оконечного оборудования
3.1 Расчет шумов дискретизации
Практически во всех ЦСП используется равномерная дискретизация сигналов во времени, то есть дискретизация с постоянным периодом Тд, а отклонения от этого периода ?ti носят случайный характер. Эти отклонения приводят к изменению формы принимаемого сигнала, что субъективно воспринимается как характерная помеха, называемая шумами дискретизации.
Величины ?ti определяются главным образом низкочастотными фазовыми флуктуациями импульсов, вызванными неточностью работы линейных регенераторов станции передачи.
Защищенность сигнала от шумов дискретизации определяется по формуле:
(3.1)
(3.2)
(3.3)
бд - величина отклонения, вызванная нестабильностью задающих генераторов
вд - величина отклонения, вызванная фазовыми флуктуациями
Тд=125 мкс - период дискретизации
aд - относительное отклонение периода, вызванное нестабильностью задающих генераторов
bд - относительное отклонение периода, вызванное фазовыми флуктуациями
При заданной защищенности сигнала от шумов дискретизации из (5.1) можно определить величины a и b.
Относительные отклонения находим из условия а = b.
(3.4)
По формулам (5.2) и (5.3) определим величины отклонения от нестабильности задающих генераторов и отклонения от фазовых флуктуаций.
Защищенность сигнала от шумов дискретизации будет равна:
Вывод: Так как , следовательно, генераторное оборудование работает стабильно.
3.2 Расчет защищенности от шумов квантования
Квантование сигнала по уровню является главной операцией АЦП сигнала и заключается в округлении его мгновенных значений до ближайших разрешенных.
Шумы при равномерном квантовании. Если расстояние между уровнями квантования одинаково, то квантование называется равномерным.
При квантовании возникают ошибки, величина которых случайна, имеет равномерное распределение и не превышает значения половины шага квантования. Таким образом, сигнал после квантования представляет собой сумму исходного сигнала и сигнала ошибки, который воспринимается, как флуктуационный шум.
Определим динамический диапазон сигнала:
Dc = Pmax -Pmin (3.5)
где: Рмах - максимальный уровень сигнала
Рmin - минимальный уровень сигнала
(3.6)
(3.7)
где: Qпик=13.5 дБ - пик-фактор сигнала
у0 = -11дБ - среднее значение волюма сигнала
уу=3 дБ - среднеквадратическое отклонение волюма сигнала
тогда:
Число уровней квантования Nкв однозначно связано с разрядностью кода m, необходимой для кодирования АИМ отсчетов. При использовании двоичных кодов Nкв=2m. Оценим необходимое число разрядов m при использовании равномерного квантования.
Найдем минимальную защищенность от шумов квантования:
(3.8)
Где Kпсоф - псофометрический коэффициент, равный для канала ТЧ - 0.75
Максимальная защищенность от шумов квантования:
(3.9)
Выразим из Акв min mр - число разрядов двоичного кода:
(3.10)
Найдем число шагов квантования:
(3.11)
Большое число разрядов в коде (m=9) при равномерном квантовании приводит к усложнению аппаратуры и неоправданному увеличению тактовой частоты.
Рисунок 3 1 Характеристика защищенности от шумов квантования
Анализ характеристики защищенности от шумов квантования показывает, что при заданной помехозащищенности число разрядов можно было бы уменьшить наклон характеристики Aз.кв.. Это достигается применением неравномерного квантования, т.е. уменьшение величины шагов квантования для малых мгновенных значений сигнала за счет увеличения шагов для больших значений.
Вывод: Использование равномерного квантования не является оптимальным.
3.3 Шумы при неравномерном квантовании
В реальных системах ИКМ с временным разделением каналов используется неравномерное квантование, которое может быть осуществлено различными способами:
- сжатием динамического диапазона сигнала перед равномерным квантованием и последующим компенсирующим расширением его после линейного декодирования;
- непосредственно в кодирующем устройстве, т.е. путем применения нелинейного кодирующего устройства;
- с помощью соответствующего цифрового преобразования сигнала, формируемого на выходе линейного кодера, т.е. кодера с равномерной характеристикой (цифровое компандирование).
При неравномерном кодировании используются 8-ми разрядные коды, т.е. число уровней квантования равно 256.При реализации первого способа используется характеристика компрессирования типа А. Характеристика компрессирования - зависимость y от х, где
y = Uвых/Uогр , x = Uвх/Uогр;
Uогр определяется по формуле:
(3.12)
Где: A = 87,6 - вид компрессии
Рисунок 3.2. Характеристика компрессирования типа А.
Отношение сигнал/шум для А-характеристики определяется по следующим уравнениям:
(3.13)
(3.14)
где: Nкв = 28 = 256 - число уровней квантования
Рисунок 3.3. Зависимость Rкв от х при равномерном и неравномерном квантовании.
Для сигнала, относительная величина которого не превышает 1/A 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. Реальные сигналы имеют широкий диапазон и обычно подвергаются равномерному и логарифмическому квантованию. Мощность шума в этом случае не может быть меньше, чем мощность шума обусловленная каким-либо одним видом квантования; но она не может и превышать сумму двух указанных компонентов шума, которая точно равна верхней границе (двойное неравенство). Из зависимости видно, что верхняя и нижняя границы асимптотически сближаются как при больших, так и при малых уровнях сигналов.
3.4 Расчет защищенности от шумов незанятого канала
При отсутствии входного сигнала на входе кодера действуют слабые помехи, к которым относятся, например, собственные шумы и переходные помехи, несбалансированные остатки импульсов и т.д. Если характеристика кодера по некоторым причинам оказывается смещенной таким образом, что уровень нулевого входного сигнала совпадает с уровнем решения кодера, то помеха с любой сколь угодно малой амплитудой приводит к изменению кодовой комбинации. В этом случае выходной сигнал декодера представляет собой импульсы прямоугольной формы с размахом д0 и со случайными моментами перехода через ноль.
Защищенность от шумов незанятого канала должна быть не менее:
(3.15)
где Uогр - напряжение ограничения, В
д0 - величина минимального шага квантования
(3.16)
где Н - пик-фактор, дБ
дy - среднеквадратическое отклонение волюма сигнала, дБ
д0=2-11*Uогр (3.17)
Формула (3.13) для равномерного квантования примет вид:
волоконный оптический кабель сетевой
Для равномерного квантования защищенность от шумов незанятого канала:
Для расчета шумов незанятого канала при неравномерном квантовании применяется формула:
(3.18)
где: Nкв.- число уровней квантования
Формула (3.13) для неравномерного квантования примет вид:
Для неравномерного квантования защищенность от шумов незанятого канала:
3.5 Расчет соотношения между шумами квантования и инструментальными шумами
В процессе преобразования аналогового сигнала в цифровой в оконечном оборудовании имеют место шумы, определяемые отклонением характеристик преобразователя от идеальных. Указанные отклонения вызываются ограниченным быстродействием и конечной точностью работы отдельных узлов, изменением параметров преобразователей при колебаниях температуры, старении и т.п. Уровень инструментальных шумов возрастает при увеличении скорости передачи и разрядности кода.
Соотношение между шумами квантования и инструментальными шумами:
(3.19)
где Ри.ш. - величина инструментальных шумов, В
Рш.кв. - величина шумов квантования, В
е=2*10-4 - среднеквадратическое значение приведенной инструментальной погрешности преобразования
m - разрядность кода
Соотношение между шумами квантования и инструментальными шумами для равномерного квантования:
Соотношение между шумами квантования и инструментальными шумами для неравномерного квантования:
Величина П для современной аппаратуры не превышает нескольких сотых.
Заключение
За последние годы достигнут значительный прогресс в создании новых перспективных средств телекоммуникаций, повышающих качество и эффективность передачи информации различного вида, расширяющих услуги связи, снижающих трудозатраты и материалоемкость разрабатываемых систем.
Идеальным средством передачи цифровых сигналов является волоконно-оптический кабель. Он и является вторым элементом грядущей информационной революции.
Работы по созданию и использованию волоконно-оптических систем передачи (ВОСП) ведутся во всех экономически развитых странах. Темпы роста производства волоконной оптики и оптических кабелей за рубежом опережают темпы производства электрических кабелей и составляют 40% в год.
Ряд стран уже сейчас отказались от традиционных металлических кабелей, и строительство новых линий связи переводят на оптические.
В данной дипломной работе рассмотрена замена аналоговой системы передачи К60П на цифровую систему передачи ИКМ-120-4.
Рассчитаны следующие параметры:
- количество абонентов в пунктах А и Б;
- необходимое количество каналов телефонной связи;
- значение коэффициента затухания участка кабельной линии;
- длины регенерационных участков;
- защищённость цифрового сигнала от собственной помехи;
- расчёт влияний ЦСП на АСП;
- расчёт переходных влияний ЦСП на ЦСП через третьи цепи;
На основе теоретических расчетов построены временные диаграммы, отражающие качество передачи сигнала по ЦСП, а также диаграмма уровней сигнала в линейном тракте.
Быстрое и широкое внедрение ВОСП обусловлено рядом преимуществ данных систем.
Основные преимущества ВОСП следующие:
1) широкая полоса пропускания (полоса пропускания оптического диапазона 187,5 ТГц);
2) низкое значение коэффициента затухания оптического кабеля в широкой полосе частот, что позволяет обеспечивать большие длины регенерационных участков, значительно сократить или исключить ретрансляторы;
3) высокая защищенность от внешних электромагнитных помех (оптическая связь не восприимчива к любым внешним и перекрестным электромагнитным помехам, не генерирует собственные электрические шумы);
4) неограниченные запасы сырья для производства ОВ (кварц), малая металлоемкость и отсутствие дефицитных материалов (медь, свинец) в оптическом кабеле;
5) малые размеры и масса ОК, что снижает затраты на его транспортировку и прокладку;
6) высокая защищенность от несанкционированного доступа в связи с малой интенсивностью рассеиваемого излучения;
7) высокая надежность и безопасность, обусловленная отсутствием коротких замыканий;
8) пригодность прокладки ОК по существующим трассам, возможность при совершенствовании технологии оптической передачи наращивания пропускной способности уже проложенного ОК.
Развитие ВОСП не может идти по пути простого копирования известных систем электро- и радиосвязи.
Технические решения отражают специфику оптического диапазона, и каждое новое поколение ВОСП углубляет использование этой специфики.
Для успешного освоения и эксплуатации оптических систем связи нужны высококвалифицированные кадры, которым необходима фундаментальная подготовка в сочетании с конкретными инженерными знаниями.
Список использованной литературы
1. Скляров О.К. Современные волоконно-оптические системы передачи. Аппаратура и элементы. - М., 2001.
2. Волоконно-оптическая техника: история, достижения, перспективы / Под. ред. Дмитриева С.А., Слепова Н.Н. - М., 2000.
3. Стерлинг Д.Дж. Техническое руководство по волновой оптике: Пер. с англ. - М.: Лори, 2001.
4. Вербовецкий А.А. Основы проектирования цифровых оптоэлектронных систем связи. - М.: Радио и связь, 2000.
5. Фокин В.Г. Современные оптические системы передачи информации. - Екатеринбург: Изд-во УрТИСИ СибГУТИ, 2004.
6. Фокин В.Г. Волоконно-оптические системы передачи с подвесными кабелями на воздушных линиях электропередачи и контактной сети железных дорог: Метод. указ. - Новосибирск: Изд-во СибГУТИ, 2000.
7. Пихтин А.Н. Оптическая и квантовая электроника: Учеб. для вузов / А.Н. Пихтин. - М.: Высш шк., 2001.
8. Бейли Д., Райт Э. Волоконная оптика. Теория и практика: Пер. с англ. - М., 2006.
9. Лапина Н.Ф., Татаркина О.А. Волоконно-оптические системы передачи: Методические указания к выполнению лабораторных работ для специальности 201000 "Многоканальные телекоммуникационные системы" - Екатеринбург: Изд-во УрТИСИ ГОУ ВПО "СибГУТИ", 2004
10. Журналы "Электросвязь", "Вестник связи" и др.
11. Слепов Н.Н. Синхронные цифровые сети SDH - М: ЭКО-ТРЕНДЗ, 2001
12. Кемельбеков Б.Ж., Мышкин В.Ф., Хан В.А. Волоконно-оптические кабели. - М: Изд. НТЛ, 2001
13. Убайдуллаев Р.Р. Волоконно-оптические сети. - М: ЭКО-ТРЕНДЗ, 2001
14. Гроднев И.И. Волоконно-оптические линии связи - М: Радио и связь, 2000
15. Бутусов М.М. и др. Волоконно-оптические системы передачи - М: Радио и связь, 2002
16. Ким Л.Т. Синхронные, асинхронные и плезиохронные системы передачи. Электросвязь, 2001, №1
17. Ким Л.Т. Синхронные линейные тракты. Электросвязь, 2001, №6
18. Замрий А.А. Проектирование цифровых каналов передачи. Методические указания к курсовому проектированию. - Алматы: АИЭС, 2003
19. Попов Б.В. Строительство и техническая эксплуатация волоконно-оптических линий связи - М: Радио и связь, 2006
Глоссарий
Цифровая система передач - это комплекс технических средств, предназначенный для образования типовых цифровых каналов и трактов и линейного тракта, обеспечивающего передачу цифровых сигналов электросвязи.
Цифровой типовой тракт-комплекс технических средств, обеспечивающий организацию основных цифровых каналов со скоростью передачи, соответствующей данному тракту, структура и параметры которого соответствуют нормам.
Цифровой линейный тракт-комплекс технических средств, обеспечивающий передачу цифровых сигналов со скоростью, соответствующей данной ЦСП.
Мультиплексирование - процесс объединения нескольких входных цифровых потоков нижнего уровня в один поток более высокого уровня для его передачи по одному выходному или агрегатному каналу.
Линейные регенераторы - устройство для устранения или уменьшения указанных деформации ЛЦС в линейном тракте через определенные расстояния.
Волоконно-оптическая линия передачи (ВОЛП) - совокупность линейных трактов волоконно-оптических систем передачи, имеющих общий оптический кабель, линейные сооружения и устройства их обслуживания.
Тракт групповой представляет собой комплекс технических средств, предназначенный для передачи сигналов электросвязи нормализованного числа каналов тональной частоты (ТЧ) или основных цифровых каналов (ОЦК) в полосе частот или со скоростью передачи, соответствующей данному групповому тракту. В зависимости от нормализованного числа каналов групповой тракт называют первичным, вторичным, третичным, четверичным или N-ым групповым трактом.
Канал передачи - комплекс технических средств и среды распространения, обеспечивающий передачу сигналов электросвязи в определенной полосе частот или с определенной скоростью передачи между сетевыми станциями, сетевыми узлами или между сетевой станцией и сетевым узлом, а также между сетевой станцией или сетевым узлом и оконечным устройством первичной сети. Каналы подразделяются на аналоговые и цифровые (канал ТЧ 0,3-3,4 кГц, ОЦК 64 кбит/с). Для их согласования применяются аналогово-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи (АЦП и ЦАП).
Волоконно-оптическая система передачи (ВОСП) - проводная система передачи, в которой все виды сигналов передаются по оптическому кабелю.
Магистральные ВОСП предназначены для передачи сообщений на тысячи километров.
Зоновые для передачи информации до 600 км.
Городские служат для уплотнения соединительных линий ГТС. Системы распределения информации обеспечивают связь между ЭВМ, сеть кабельного телевидения и т.п.
Аналоговых ВОСП - в них используются аналоговые методы модуляции, характеризующиеся непрерывным изменением одного из параметров переносчика сигнала: интенсивности оптического излучения при модуляции по интенсивности (МИ), положения оптического импульса при фазоимпульсной (ФИМ) или его длительности при широтно-импульсной (ШИМ) модуляции и т. д.
Цифровые ВОСП - применяют дискретные методы модуляции, характеризующиеся дискретным изменением одного из параметров переносчика сигнала, при этом область значений исходного параметра делится на достаточно большое число уровней квантования, каждому из которых ставится в соответствие определенный дискретный сигнал.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Понятие и классификация систем передачи данных. Характеристика беспроводных систем передачи данных. Особенности проводных систем передачи данных: оптико-волоконных и волоконно-коаксиальных систем, витой пары, проводов. Оценка производителей аппаратуры.
курсовая работа [993,0 K], добавлен 04.03.2010Системы сбора и передачи информации. Обоснование выбора кода, способа передачи и синхронизации. Выбор длины посылки, формата кодового перехода. Расчет помехоустойчивости и времени запаздывания. Разработка структурной схемы передающего устройства.
курсовая работа [412,8 K], добавлен 24.06.2013Общие принципы построения цифровых систем передачи, их иерархия и достоинства. Организация управления сетью оборудования связи с помощью персонального компьютера по интерфейсу серии F. Оборудование гибкого мультиплексирования ОГМ-30Е, принцип его работы.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 28.10.2013Коды Боуза-Чоудхури-Хоквингема как широкий класс циклических кодов, применяемых для защиты информации от ошибок. Особенности коаксиальных магистральных кабелей КМ-4, основное назначение. Способы моделирования передачи информации по кабельной линии связи.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 07.01.2013Определение среды, скорости и технологии передачи данных при проектировании локальной сети. Проектирование серверной, выбор оборудования и точек доступа. Расчет длины кабеля, выбор кабель-каналов, коробов и розеток. Построение изометрии помещения.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 20.05.2014Система передачи информации. Использование энтропии в теории информации. Способы преобразования сообщения в сигнал. Динамический диапазон канала. Определение коэффициента модуляции. Преобразование цифровых сигналов в аналоговые. Использование USB–модемов.
курсовая работа [986,3 K], добавлен 18.07.2012Предмет и задачи теории информации, ее функции при создании АСУ. Определение пропускной способности дискретных (цифровых) каналов при отсутствии шумов. Расчет скорости передачи информации. Вычисление значения энтропии - среднего количества информации.
контрольная работа [112,0 K], добавлен 18.01.2015Проектирование цифровых устройств на ПЛИС фирмы Xilinx с применением языка VHDL, использование систем Leonardo Spectrum, Foundation Express и Integrated Synthesis Environment (ISE). Синтез и реализация проекта, разработка регистровой схемы и умножителя.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 28.06.2009Параметры локальной вычислительной сети: среда передачи; структура, топология и архитектура сети; выбор операционных систем и активного оборудования. Анализ информационных потоков в распределенной системе. Расчет дальности беспроводной связи радиолиний.
дипломная работа [3,3 M], добавлен 28.11.2012Правовые основы аренды в Республике Казахстан. Обзор существующего программного обеспечения по работе агентств недвижимости. Выбор и проектирование инфологической модели базы данных. Организация технологии сбора, передачи, обработки и выдачи информации.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 02.11.2015
