Проектирование цифровых систем передачи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство связи

Московский технический университет связи и информатики

Кафедра многоканальной электросвязи

Курсовой проект

Проектирование цифровых систем передачи

Выполнил: Сидоренко М.Д.

Группа: СС1001

Москва 2013

Содержание

Задание и исходные данные к проектированию

1. Краткие технические данные аппаратуры и кабелей

1.1 Аппаратура ИКМ-30

1.2 Аппаратура ИКМ-120

1.3 Аппаратура ИКМ-480

1.4 Кабель ТП-0.5

1.5 Кабель МКТ-4

1.6 Кабель МКСБ 4х4х1.2

2. Расчёт длинны участков регенерации

2.1 Местный участок сети

2.2 Внутризоновый участок сети

2.3 Магистральный участок сети

3. Расчет требуемой и ожидаемой защищенности на входе регенератора

3.1 Расчет требуемой помехозащищенности

3.2 Ожидаемая помехозащищенность

4. Расчет шумов оконечного оборудования

4.1 Шумы дискретизации

4.2 Шумы квантования

4.2.1 Равномерное квантование

4.2.2 Неравномерное квантование

4.3 Шумы незанятого канала

4.4 Инструментальные шумы

5. Нормирование качества передачи информации по ОЦК в соответствии с рекомендацией МСЭ-Т G.821

6. Комплектация оборудования

Список литературы

Задание и исходные данные к проектированию

Расчёт длины участков регенерации

Расчет защищенности сигнала от шумов в линейном тракте

Нормирование качества передачи информации по ОЦК

Расчет цепи дистанционного питания

Составление схемы организации связи

Коэффициент шума корректирующего усилителя	F = 6
Запас помехоустойчивости регенератора	ДAз = 12
Падение напряжения ДП на один НРП	Uнрп = 19 В
Пик-фактор сигнала	Q = 13,7 дБ
Среднеквадратическое отклонение волюма сигнала	уy = 3.2 дБ
Среднее значение волюма сигнала	y0 = -12 дБ
Требуемая защищённость от шумов дискретизации	Аз дискр = 62 дБ
Минимально допустимая защищённость от шумов квантования	Аз кв мин = 35 дБ
Коэффициент, учитывающий инструментальные шумы кодирования	е = 7•10-4
Коэффициент, учитывающий неидеальность устройств регенератора	зрег = 0,03
Вероятность ошибки на магистраль	Рош = 10-8

Участок сети	Тип аппаратуры	Тип кабеля	Длина участка, км
Местный	ИКМ-30	ТП-0.5	115
Внутризоновый	ИКМ-120	МКСБ 4х4х1.2	187
Магистральный	ИКМ-480	МКТ-4	480

1. Краткие технические данные аппаратуры и кабелей

1.1 Аппаратура ИКМ-30

Аппаратура предназначена для организации на ГТС соединительных линий между АТС различного типа. 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 используемого 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 ?3 В передаются со скважностью, равной 2).

Структура цикла передачи представлена на рис.1. Цикл содержит 32 канальных интервала (КИ0 - КИ31), каждый из которых содержит 8 тактовых (разрядных) интервалов. Канальные интервалы КИ0 и 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, причём в каждом цикле в КИ16 осуществляется передача СУВ для двух каналов.

Регенераторы питаются дистанционно по фантомной цепи. Ток дистанционного питания равен 50 мА, а максимальное напряжение дистанционного питания равно 245 В. Служебная связь в спектре 0.3-3.4 кГц организуется по отдельным парам кабеля. Для цепей телеконтроля также выделяются отдельные пары кабеля. Комплектация оборудования. На крупных оконечных станциях устанавливаются стойки аналого-цифрового оборудования (САЦО) и стойки оборудования линейного тракта (СОЛТ). На САЦО размещается АЦО трёх 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 трёх систем. В аппаратуре предусмотрено использование следующих типов необслуживаемых регенеративных пунктов (НРП): НРПК-12 (на 12 двусторонних линейных регенераторов) или НРПК-24 (на 24 линейных регенератора).

Рис. 1 Структура цикла передачи ИКМ-30

сигнал шум передача

1.2 Аппаратура ИКМ-120

1. Аппаратура ИКМ-120 (имеются модификации ИКМ-120А, ИКМ-120У, ИКМ-120х2) предназначена для организации каналов на местных и внутризоновых сетях по высокочастотным симметричным кабелям типа МКС или МКСА при использовании двухкабельной системы связи

2. Скорость передачи цифрового сигнала- 8448 кбит/с.

3. Максимальная дальность связи - 600 км.

4. Цепи усиления регенератора обеспечивают компенсацию затухания участка регенерации в пределах от 45 до 55 дБ (на частоте 4224кГц).

5. Тип кода в линии - КВП-3 (импульсы передаются со скважностью 2 и амплитудой +-3 В на нагрузочном сопротивлении 150 Ом).

6. Структура цикла передачи представлена на рис. 2.2. Длительность цикла равна 125 мкс, он содержит 1056 импульсных позиций и условно разбит на 4 группы по 264 позиций в каждой(расположение позиций указано на рис.2.2.). При формировании группового сигнала в ИКМ-120, как и в ЦСП более высокого порядка, используется метод двухстороннего согласования скоростей с двухкомандным управлением.

7. Электропитание НРП осуществляется дистанционно по фантомным цепям от стойки линейного оборудования (СЛО). Предельная величина напряжения дистанционного питания на входе линии составляет 980 В при токе 125 мА.

8. Служебная связь между оборудованием ВВГ осуществляется по цифровому каналу, организованному методом дельта-модуляции, а между промежуточными пунктами - по рабочим парам кабеля в полосе 0.3-3.4 кГц. По этим же парам организуется телеконтроль за состоянием линейного тракта.

9. Комплектация оборудования.

Стойка вторичного временного группообразования (СВВГ) - на 8 комплектов ВВГ.

Стойка аналого-цифрового преобразования стандартной вторичной группы частот 312-552 кГц (САЦО-ЧРК-2), содержащая по одному комплекту АЦО-ЧРК-2, ВВГ и АЦО аппаратуры ИКМ-30. Необслуживаемые регенерационные пункты типа НРПК-4 (для установки в колодец) - на 4 линейных регенератора, НРПГ-8 (для установки в грунт) - на 8 линейных регенераторов.

Рис. 2 Структура цикла передачи ИКМ - 120

1.3 Аппаратура ИКМ-480

Аппаратура ИКМ-480 предназначена для организации каналов на внутризоновых и магистральных сетях при использовании кабеля МКТ 4 1,2/4,6.

Режим работы -- однокабельный.

Скорость передачи цифрового сигнала -- 34368 кбит/c.

Максимальная дальность связи -- 2500 км.

Длина участка регенерации (2,3 ч 3,2) км.

Затухание участка регенерации на расчётной частоте 17184 кГц в пределах (43 ч 73) дБ.

Максимальная длина секции ДП -- 200 км.

Максимальное количество НРП в секции ДП -- 80 штук.

Постоянный ток ДП -- 200 мА.

Максимальное напряжение ДП -- 1300 В.

Тип кода в линии -- ЧПИ (чередующаяся полярность импульсов) или его модификация КВП-3 (код с высокой плотностью единиц) со скремблированием (преобразование кода с целью получения свойств случайной последовательности).

Временной спектр разделён на циклы длительностью Тц=62,5 мкс. Цикл состоит из трех равных по времени субциклов, в каждом из которых содержится по 716 разрядных интервалов, причем первые 12 из них занимаются служебными сигналами (цикловым синхросигналом, сигналами КСС и т.д.), а остальные -- информацией посимвольно объединенных четырех вторичных потоков. Общее число позиций в цикле равно 2148, из них информационных -- 2112+4. Структура цикла передачи представлена на рисунке 1.2. Служебная связь между оборудованием третичного временного группообразования (ТВГ) осуществляется по цифровому каналу, между ОРП -- по высокочастотным каналам служебной связи, а между НРП и ОРП -- в спектре (0,3 ч 3,4) кГц по рабочим парам кабеля. Телеконтроль осуществляется по рабочим парам без перерыва связи.

Комплектация оборудования: стойка ТВГ -- на 4 комплекта, стойка оборудования линейного тракта -- на 2 системы, стойка аналого-цифрового преобразования стандартной третичной группы частот 812-1044 кГц, необслуживаемый регенерационный пункт НРПГ-2, устанавливаемый в грунт, -- на 2 системы.



ПДИ -- передача дискретной информации

КСС -- команды согласования скоростей

Рис. 3 Структура цикла передачи оборудования ИКМ-480

Отрицательное СС (согласование скоростей) -- скорость считывания меньше скорости записи. Передача отстающего информационного бита вместо одного из служебных.

Положительное СС -- скорость считывания превышает скорость записи. Вставка (стаффинг) дополнительного бита в объединяемый поток.

1.4 Кабель ТП-0.5

Заданный кабель - телефонный, с полиэтиленовой изоляцией, в полиэтиленовой оболочке с экраном из алюминиевой ленты. Преимущественные места прокладки: в телефонной канализации в коллекторах, шахтах, по стенам зданий, подвеска на опорах воздушных линий связи. Жилы кабеля изготавливаются из меди диаметром 0.5 мм, изоляция жил - полиэтиленовая, скрутка - парная или четвёрочная:

1. Коэффициент затухания кабеля: б = 17.1 дБ/км

2.Сопротивление постоянному току: R = 90 Ом/км

1.5 Кабель МКТ-4

Малогабаритный коаксиальный кабель со свинцовой оболочкой и внешним покровом из джута. В сердечнике 4 пары 1.2/4.6 мм.

Имеет следующие параметры(при частоте 17184кГц)

1. Километрический коэффициент затухания б = 20.87 дБ/км

2. Волновое сопротивление Zв = 73 Ом

3. Километрическое сопротивление R = 31.7 Ом/км

1.6 Кабель МКСБ 4х4х1.2

Cимметричный кабель с кордельно-стирофлексной изоляцией и свинцовой оболочкой.

Кабель МКСБ предназначен для прокладки в грунтах, нейтральных по отношению к оболочке, если кабель не подвергается значительным растягивающим или сдавливающим усилиям, в районах, не характеризующихся повышенным электромагнитным влиянием.

В сердечнике 4 четверки с диаметром токопроводящей жилы 1.2мм

1. Коэффициент затухания кабеля: б = 0,15f дБ/км

2. Волновое сопротивление Zв = 163 Ом

3. Километрическое сопротивление R = 15,58 Ом/км

2. Расчёт длинны участков регенерации

2.1 Местный участок сети

Тип аппаратуры - ИКМ-30

Тип кабеля ТП-0.5

Длинна участка, км - 115

Километрическое затухание кабеля ТП-0.5: б=17,1, дБ/км. (на частоте 1024 МГц)

Номинальная длинна участка регенерации:

Запас на прокладку кабеля: 4% от всей длинны участка - 4.6 км

Количество участков регенерации:

Остаточная длина кабеля: Км

Так как длина секции дистанционного питания для ИКМ-30 lдп = 108 км, то на участке местной сети требуется установить ОРП.

Ставим 1 ОPП

Сделаем проверку:

Uнрп = 245 В - падение напряжения на выходе блока ДП

Iдп = - ток ДП

- Километрическое сопротивление кабеля

- длина участка регенерации

Uнрп = 19 В - падение напряжения на одном НРП

n - число НРП питаемых от одного ОРП(ОП)

Добавляем ОРП до тех пор, пока напряжение на выходе блока ДП будет меньше чем максимально допустимое для данной системы передачи. Такое возможно при количестве ОРП равном 4, проверим

Т.к 4 ОРП, то n= 14 при n=14:

значит количество ОРП выбрано верно

Расчет укороченных участков:

Км

2.2 Внутризоновый участок сети

Тип аппаратуры - ИКМ-120

Тип кабеля МКСБ 4х4х1.2

Длинна участка, км - 187

Километрическое затухание кабеля МКСБ 4х4х1.2

, дБ/км. (на частоте 4.224 МГц)

Номинальная длинна участка регенерации:

Запас на прокладку кабеля: 4% от всей длинны участка - 7.48 км

Количество участков регенерации:

Остаточная длина кабеля: Км

Так как длина секции дистанционного питания для ИКМ-120 lдп = 600 км, то на участке внутризоновой сети не требуется устанавливать ОРП.

Сделаем проверку:

Uнрп = 980 В - падение напряжения на выходе блока ДП, Iдп = - ток ДП, - Километрическое сопротивление кабеля, - длинна участка регенерации, Uнрп = 19 В - падение напряжения на одном НРП, n - число НРП питаемых от одного ОРП(ОП)

Т.к ОРП нет, то n= (k-1)=39

Сделаем проверку при n=39:



Расчет укороченных участков:

Км

2.3 Магистральный участок сети

Тип аппаратуры - ИКМ-480

Тип кабеля МКТ-4

Длинна участка, км - 555

Километрическое затухание кабеля МКТ-4

, дБ/км. (на частоте 17.184 МГц)

Номинальная длинна участка регенерации:

Запас на прокладку кабеля: 4% от всей длинны участка - 22.2 км

Количество участков регенерации:



Остаточная длина кабеля: Км

Так как длина секции дистанционного питания для ИКМ-480 lдп = 200 км, то на участке внутризоновой сети требуется установить ОРП.

Ставим 2 ОРП

Сделаем проверку:

Uнрп = 1300 В - падение напряжения на выходе блока ДП

Iдп = - ток ДП

- Километрическое сопротивление кабеля

- длинна участка регенерации

Uнрп = 19В - падение напряжения на одном НРП

n - число НРП питаемых от одного ОРП(ОП)

Т.к 2 ОРП, то n= (k-1)/3=58

Сделаем проверку при n=58:

,

Значит нужно 2 ОРП.

Расчет укороченных участков:

Км



3. Расчет требуемой и ожидаемой защищенности на входе регенератора

3.1 Расчет требуемой помехозащищенности

Защищённость сигнала от помехи на входе порогового устройства:

Где: Umc -- амплитуда импульсов на входе решающего устройства.

Uпом -- эффективное напряжение помехи в этой же точке.

Вероятность ошибки может быть определена как:

Где: где Uпор -- напряжение, соответствующее порогу решающего устройства.

Обычно Uпор=0.5 Umc

Ц(x) -- интеграл вероятности.

B -- весовой коэффициент. Для ЧПИ кодов B = 0,75

Результаты расчёта для квазитроичного кода с чередованием полярности импульсов:

Pош1	10-4	10-5	10-6	10-7	10-8	10-9	10-10	10-11	10-12	10-13	10-14
Аз треб, дБ	17,7	18,8	19,7	20,5	21,1	21,7	22,2	22,6	23,0	23,4	23,7

Pош1 -- вероятность ошибки на 1 регенерационный пункт



Рошм=10-8 ; n - Сумма всех НРП ОРП и 1 ОП

3.2 Ожидаемая помехозащищенность

В общем случае ожидаемая помехозащищённость сигнала на входе регенератора определяется соотношением:



где Pс -- мощность сигнала в точке анализа.

Pсп -- мощность собственных помех в той же точке.

Pплп -- мощность помех линейных переходов в той же точке .

Pп.рег -- мощность помех регенератора.

Данное соотношение записываем в виде:

где зрег -- коэффициент, учитывающий неидеальность устройств регенератора.

зрег = 0,03 для всех систем (по индивидуальному заданию)

Азлп -- ожидаемая помехозащищённость от линейных переходов. Она определяется из следующего соотношения:

зсобст -- относительная величина собственных помех, определяется следующим образом:

k = 1,38·10-23 Дж/К -- постоянная Больцмана

T = 291 K -- абсолютная максимальная температура проводников.

ДF ? fтакт, Гц -- полоса частот в которой определяется тепловая помеха.

Рпер = (10 ч 25) дБ = 10 дБ

б -- километрическое затухание кабеля на расчётной частоте, дБ/км

Для местного участка сети

Вывод: 30.46 > 22.15 значит регенерационные пункты расставлены верно

Для внутризонового участка сети

Вывод:

30.458 > 22 значит регенерационные пункты расставлены верно

Для магистрального участка сети



Вывод: 30.393 > 22.3 значит регенерационные пункты расставлены верно

4. Расчет шумов оконечного оборудования

4.1 Шумы дискретизации

Азд = 62 дБ - по заданию

Будем считать a=b, тогда

4.2 Шумы квантования

4.2.1 Равномерное квантование

График защищенности:



4.2.2 Неравномерное квантование

Шаг квантования равен

Для 0 и 1 сегмента:

Для 2 - 7 сегментов:

Характеристика компрессирования

4.3 Шумы незанятого канала

При равномерном квантовании:



При неравномерном квантовании:

4.4 Инструментальные шумы

Мощность инструментальных шумов:

Для равномерного квантования (m=10)

Для неравномерного квантования (m=8)

5. Нормирование качества передачи информации по ОЦК в соответствии с рекомендацией МСЭ-Т G.821

В соответствии с рекомендацией МККТТ G. 821 для ОЦК на международных соединениях вводятся следующие требования к параметрам качества: А - при оценке в одноминутных интервалах не менее, чем в 90% 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 и В) на отдельных участках номинальной цепи ОЦК ВВС по формуле:

Кк - допустимое значение соответствующего параметра качества, указанного в рекомендации G. 821, %

- часть общих норм на параметры качества, отведённая на данный участок номинальной цепи ОЦК ВСС, %, (для магистрального участка = 20 %, для внутризонового участка = 15 %, для местного = 7,5 %)

На весь участок (+ абонентские лине 100%). Результаты расчётов приведены в таблице:

Наименование цепи	К'а, %	К'б, %	К'в, %
Участок магистральной сети (12500 км)	98	99,96	98,4
Участок внутризоновой сети (600 км)	98,5	99,97	98,8
Участок местной сети (100 км)	99,25	99,985	99,4

Расчёт значений параметров качества для конкретной линии протяжённостью L км производится по формуле:

Кк'' = 100 - (100 - К'к)*L/Lуч

Lуч - номинальная протяжённость соответствующего участка сети.

Местный участок:

Lм=119.6 км

Ка'' = 100 - (100 - 99,25) *100/119.6 = 99.37%

Кб'' = 100 - (100 - 99,985) *100/119.6 = 99.98%

Кв'' = 100 - (100 - 99,4) *100/119.6 = 99.5%

Внутризоновый участок:

Lвз=194.48 км

Ка'' = 100 - (100 - 98,5) *600/194.48 = 95.3%

Кб'' = 100 - (100 - 99,97) *600/194.48 = 99.91%

Кв'' = 100 - (100 - 98,8) *600/194.48 = 96.2%

Магистральный участок:

L=577.2 км

Ка'' = 100 - (100 - 98) *12500/577.2 = 56.69%

Кб'' = 100 - (100 - 99,96) *12500/577.2 = 99.13%

Кв'' = 100 - (100 - 98,4) *12500/577.2 = 65.35%

В международном соединении могут участвовать только те каналы, в которых выполняются требования к параметрам качества.

6. Комплектация оборудования

Местный участок сети

Наименование	Состав	Количество	На одну станцию	Всего
ОП	САЦО СОЛТ СОО	2 2 2	1 1 1	2 2 2
ОРП	СОЛТ	3	1	3
НРП	НРПК-12	56	1	21

Внутризоновый участок сети.

Наименование	Состав	Количество	На одну станцию	Всего
ОП	СВВГ СЛО САЦО-ЧРК-2	2 2 2	1 1 1	2 2 2
НРП	НРПК-8	39	1	39

Магистральный участок сети

Наименование	Состав	Количество	На одну станцию	Всего
ОП	СТВГ СОЛТ САЦО-ЧРК-3	2 2 2	1 1 1	2 2 2
ОРП	СОЛТ	2	1	2
НРП	НРПГ-2	174	1	174

Список литературы

1. Азбукина О.Г., Калабекьянц Н.Э. «Проектирование цифровых систем передачи», -- М.: МТУСИ 2007 г.

2. Иванов В.И., Гордиенко В.Н. «Цифровые и аналоговые системы передачи». --М.: Горячая линия 2005

3. Гордиенко В.Н., Крухмалёв В.И. «Основы построения телекоммуникационных систем и сетей». --М.: Горячая линия

Размещено на Allbest.ru