ПОЧЕМУ ЦИФРА?
Технология цифровой двусторонней радиосвязи призвана решить проблему перегруженности радиочастотного спектра и обеспечить эффективность его использования. В мире используются миллионы аналоговых радиостанций, и такое огромное количество пользователей в радиочастотных диапазонах существенно ухудшает качество и надежность коммуникации. В некоторых странах уже приняты законодательные акты, обязывающие производителей выпускать и продавать только цифровое оборудование радиосвязи. В результате, большинство производителей радиооборудования инвестируют в развитие новых цифровых радиотехнологий, чтобы удовлетворить постоянно растущий спрос на более эффективное оборудование двусторонней радиосвязи. Цифра меняет взгляд пользователей на коммуникацию и использование радиостанций.
Недостатки аналоговой радиосвязи
Аналоговые системы радиосвязи до сих пор имеют широкое применение, и их пользователям хорошо известно об их недостатках:
^^ Качество звука
Фоновые шумы и атмосферные помехи.
^^ Нестабильное функционирование
Случайные сбои при передаче или приеме вызовов.
^^ Дальность радиосвязи
Уменьшение эффективности с увеличением расстояния.
^^ Недостаточная защищенность радиосвязи
Бесконтрольность прослушивания разговоров.
^^ Перегруженность канала
Риск потери важного вызова из-за работы посторонних
радиостанций и помех.
^^ Управление вызовами
Невозможность установить прямой вызов определенному
ЦИФРОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ МЕНЯЮТ ПРЕДСТАВ ЛЕНИЯ О РАДИОСВЯЗИ
С развитием новых цифровых технологий, включающих в себя традиционный функционал аналоговых устройств с рядом дополнительных функций, пользователи получают широкий спектр возможностей радиосвязи. Устойчиво высокое качество вызовов Звук - цифровые технологии обеспечивают более эффективное подавление шумов и помех, сохраняя качество звука на большем расстоянии, и пользователи слышат, что им говорят, ясно и отчетливо. Использование вокодера AMBE+2™ помогает значительно улучшить качество передаваемого звука в помехонасыщенной среде для достижения эффективности радиочастотного спектра. Зона покрытия — цифровые технологии помогают пользователям сделать большее количество вызовов в большее количество мест. Цифровой сигнал остается мощным и чистым на протяжении всей дальности радиопередачи. Повышенная устойчивость цифрового радиосигнала обеспечивает большую дальность связи, которая была недоступна ранее.
УЛУЧШЕННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ВЫЗОВАМИ
Контроль — обычное желание пользователей аналоговыми радиостанциями - контролировать тех, кто получает
сообщения, и избегать трансляции сообщений широкому кругу слушателей. Цифровые технологии делают это возможным при помощи уникального идентификатора, который присваивается каждой цифровой радиостанции. Пользователь может избирательно вызывать отдельную радиостанцию или группу, посылая вызовы только тем абонентам, которым необходимо передать определенную информацию.
Возможности управления вызовами
^^ Индивидуальный вызов - пользователь может напрямую вызвать другого определенного пользователя, и больше никто в канале их не услышит.
^^ Групповой вызов - пользователь может вызвать определенную группу пользователей. При этом все участники группы слышат друг друга, но их не могут услышать другие пользователи, кто не входит в данную группу, несмотря на то,что будут использовать тот же самый канал.
^^ Общий вызов - пользователь осуществляет вызов всем радиостанциям в канале.
^ ^ Поздний вход - во время активной фазы индивидуального или группового вызова, другие пользователи могут присоединиться к разговору на более поздней стадии.
Текстовые сообщения — цифровые технологии дают возможность отправлять и принимать текстовые сообщения, как запрограммированные, так и произвольные. Таким
образом, пользователь может оставаться на связи, когда голосовая связь невозможна, а также, когда нужно сохранить сообщения для последующего использования.
Защита информации — в цифровом режиме не требуется никакого дополнительного оборудования для защиты каналов связи. При включенной функции шифрования, сообщения слышат только те абоненты, которым оно адресовано, при этом отсутствует значительное снижение качества звука, присущее скремблированию в аналоговом режиме.
ПЕРЕХОДИТЕ НА ЦИФРУ ПРАВИЛЬНО НЕ ВСЕ ЦИФРОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОДИНАКОВЫ
В отличие от аналоговых систем радиосвязи, которые, вне зависимости от марок, могут прекрасно взаимодействовать между собой,в цифровых системах используется один из двух протоколов: TDMA или FDMA. Важно отметить, что эти два протокола несовместимы, т.е. в цифровой системе радиостанция с протоколом FDMA не будут взаимодействовать с радиостанцией с протоколом TDMA. Во всем мире в более чем 74% цифровых радиостанций используется протокол TDMA, позволяющий увеличить эффективность и мощность.
|
Протокол TDMA предполагает использование полногоканала 12,5 кГц, который делится на два независимых слота, тем самым достигая эффективности 6,25 кГц каждый. Таким образом, пропускная способность частотного канала удваивается. Благодаря этому на базе одного канала может быть организовано два одновременных сеанса голосовой связи. В качестве альтернативы один слот может быть занят голосом, а второй использован для передачи данных - например, текстовых сообщений. При этом не возникает потребности в приобретении второй лицензии, не происходит уменьшения дальности связи и нет угрозы помех от соседних каналов. Другие преимущества TDMA: ^^ Совместимость с аналоговыми системами связи для более легкого и эффективного перехода на цифру. ^^ Меньшая стоимость оборудования - не требуется дополнительных ретрансляторов или комбайнеров, для получения двойной емкости канала. ^^ Более продолжительное время работы от батареи - протокол TDMA позволяет уменьшить вдвое время передачи, увеличивает длительность разговоров и время работы радиостанции от одной батареи без подзарядки. Меньшие затраты на дополнительное оборудование ведут к экономии затрат на электроэнергию. ^^ Большая свобода выбора - TDMA - самый распространенный в мире протокол цифровой подвижной радиосвязи. Применение TDMA позволяет пользователям получить более гибкие системы радиосвязи. |
Протокол FDMA предполагает разделение полосы частот на несколько узких подканалов, но при этом пропускная способность канала 12,5 кГц используется не полностью. По мере сужения полосы возрастает угроза помех, снижается чувствительность и может уменьшиться радиус действия устройств - то есть, общее качество связи падает. Для решения этой проблемы требуются дополнительные лицензии и полосы частот, что делает систему значительно дороже. Другие недостатки протокола FDMA: ^^ Высокая стоимость оборудования - для организации каждого канала требуется отдельный ретранслятор. Кроме того, чтобы совмещать несколько частот на одной антенне базовой станции необходимо уплотняющее устройство. ^^ Высокие затраты на приобретение лицензий - для достижения необходимой пропускной способности требуются дополнительные лицензии или полосы частот. Два подканала 6,25 кГц не могут полноценно работать в канале 12,5 кГц, цифровые системы не смогут взаимодействовать с таким аналоговыми системами, так как это будет происходить на разных частотах. ^^ Ограниченный выбор - ассортимент радиостанций, работающих на основе протокола FDMA невелик - лишь небольшое количество производителей предлагают такие устройства. |
НОВЫЙ ЭТАП БОЛЬШОГО ПУТИ
То, что вас устраивало раньше, не значит, что будет устраивать и впредь - Вы можете позволить себе более качественную связь.Преодоление недостатков аналоговых устройств прежних поколений и стремление к лучшему качеству звука, надежной защите и большей дальности связи - это недорогие двусторонней радиосвязи Vertex eVerge. Совместимые с другими аналоговыми устройствами, эти высокотехнологические решения предоставляют больше возможностей для наилучшего решения задач радиосвязи.
^^ выходная мощность 45 Вт VHF /
^^ 16 каналов
Рис. 1.2. Структурная схема цифровой системы связи.
Рис.1.3. - Процесс преобразования дискретного сообщения в сигнал и обратного преобразования сигнала в сообщение
Дадим описание каждого блока структурной схемы цифровой системы передачи непрерывных сообщений.
1. Источник информации (сообщения) генерирует сигнал, предназначенный для дальнейшей передачи в канале связи. Этот сигнал должен содержать случайную составляющую, иначе он не будет нести никакой информации.
Источник информации может выдавать данные для передачи по каналу связи как в цифровом виде (современные носители цифровой информации, различные датчики с цифровым интерфейсом и т. д.), так и в аналоговом виде (аналоговые датчики, передача звука и изображения и др.). Независимо от типа источника информации данные должны быть представлены в как можно более сжатом цифровом виде. Процесс эффективного преобразования данных в последовательность двоичных символов называется кодированием источника или сжатием данных . Как правило, данные на цифровых носителях являются уже сжатыми (например, формат цифрового кодирования звуковой информации с потерями MP3, алгоритмы сжатия видеоинформации MPEG, алгоритм сжатия изображений JPEG), тогда как данные с аналоговых источников информации зачастую слишком избыточны и требуют сжатия.
2. Аналогово-цифровой преобразователь. В составе цифрового канала предусмотрены устройства для преобразования непрерывного сообщения в цифровую форму – аналогово-цифровой преобразователь на передающей стороне и устройство преобразования цифрового сигнала в непрерывный – ЦАП на приемной стороне. АЦП посредством импульсно-кодовой модуляции переводит сигнал из аналоговой формы в цифровую, представленную в виде последовательности m-ичных кодовых комбинаций. На приемной стороне ЦАП восстанавливает исходное сообщение по принятым кодовым комбинациям.
Рис.1.4. Структурная схема АЦП
Суть преобразования аналоговых величин заключается в представлении некой непрерывной функции (например, напряжения) от времени в последовательность чисел, отнесенных к неким фиксированным моментам времени. Пусть, к примеру, есть какой-либо сигнал (непрерывный) и для преобразования его в цифровой необходимо этот сигнал представить в виде последовательности определенных чисел, каждое из которых относится к определенному моменту времени. Для преобразования аналогового (непрерывного) сигнала в цифровой необходимо выполнить 3 операции: дискретизация, квантование и кодирование.
Понятие аналого-цифрового преобразования тесно связано с понятием измерения. Под измерением понимается процесс сравнения измеряемой величины с некоторым эталоном, при аналого-цифровом преобразовании происходит сравнение входной величины с некоторой опорной величиной (как правило, с опорным напряжением). Таким образом, аналого-цифровое преобразование может рассматриваться как измерение значения входного сигнала, и к нему применимы все понятия метрологии, такие, как погрешности измерения.
3. Модулятор (лат. modulator - соблюдающий ритм) -устройство, изменяющее параметры несущего сигнала в соответствии с изменениями передаваемого (информационного) сигнала. Этот процесс называют модуляцией , а передаваемый сигнал модулирующим .
По виду управляемых параметров модуляторы делятся на: амплитудные , частотные , фазовые , квадратурные , однополосные и т.д. Если несущими являются импульсные сигналы, то их модулируют с помощью амплитудно-импульсных, частотно-импульсных, время-импульсных и широтно-импульсных модуляторов. Качество работы модуляторов определяется линейностью его модуляционных характеристик.
Модулятор является одной из составных частей передающих устройств радиосвязи, радио- и телевещания. Здесь несущими являются высокочастотные гармонические колебания, а модулирующими - колебания звуковой частоты и видеосигналы. Модуляторы также применяют в радиолокации, системах кодово-импульсной связи, телеуправлении и телеметрии. Модуляторы, преобразующие постоянные напряжения в переменные, применяются в усилителях постоянного тока, работающих по принципу модуляции -демодуляции, для устранения дрейфа нуля и повышения чувствительности аналоговых вычислительных устройств. Устройство, работающее по принципу модулятор-демодулятор, называется модем .
Рис.1.5. Модулирование аналогового сигнала
4. Канал связи (англ. channel, data line ) - система технических средств или среда распространения сигналов для передачи данных от источника к получателю. В случае использования проводной линии связи, средой распространения сигнала может являться оптическое волокно или витая пара.
Канал связи является составной частью канала передачи данных. Линией связи называется среда, используемая для передачи сигналов от передатчика к приемнику. В системах электрической связи - это кабель или волновод, в системах радиосвязи - область пространства, в котором распространяются электромагнитные волны от передатчика к приемнику.
Каналом связи называется совокупность средств, обеспечивающих передачу сигнала от некоторой точки А системы до точки В. Точки А и В могут быть выбраны произвольно, лишь бы между ними проходил сигнал. Если сигналы, поступающие на вход канала и снимающиеся с его выхода, являются дискретными (по состояниям), то канал называется дискретным . Если входные и выходные сигналы канала являются непрерывными, то и канал называется непрерывным . Встречаются также дискретно-непрерывные и непрерывно-дискретные каналы, на вход которых поступают дискретные сигналы, а с выхода снимаются непрерывные, или наоборот. Видно, что канал может быть дискретным или непрерывным независимо от характера передаваемых сообщений. Более того, в одной и той же системе связи можно выделить как дискретный, так и непрерывный каналы. Все зависит от того, каким образом выбраны точки А и В входа и выхода канала.
Непрерывный канал связи можно характеризовать так же, как и сигнал, тремя параметрами: временем T k , в течение которого по каналу ведется передача, динамическим диапазоном D k и полосой пропускания канала F k . Также в канале связи на сигнал накладываются помехи, обусловленные различными характеристиками среды распространения.
Важнейшими показателями работы системы связи являются:
Скорость передачи;
Пропускная способность;
Помехоустойчивость.
Кроме того, во всех системах связи должно соблюдаться условие: пропускная способность > скорость передачи.
Под помехоустойчивостью понимают способность системы противостоять вредному влиянию помех на передачу сообщений. Максимальное количество информации, которое может быть передано двоичным символом, получило название бит . Существуют и многие другие параметры, характеризующие с различных точек зрения качества системы связи. К ним относятся скрытность связи , надежность системы , габаритные размеры и масса аппаратуры , стоимость оборудования , эксплуатационные расходы и т. п.
5. Демодулятор , детектор (фр. demodulateur ) - электронный узел устройств, отделяющий полезный (модулирующий) сигнал от несущей составляющей.
Переданное сообщение в приемнике обычно восстанавливается в такой последовательности. Сначала принятый сигнал демодулируется. В системах передачи непрерывных сообщений в результате демодуляции восстанавливается первичный сигнал, отображающий переданное сообщение. Этот сигнал затем поступает на воспроизводящее или записывающее устройство.
В системах передачи дискретных сообщений в результате демодуляции последовательность элементов сигнала превращается в последовательность кодовых символов, после чего эта последовательность преобразуется в последовательность элементов сообщения, выдаваемую получателю. Это преобразование называется декодированием .
Операции демодуляции и декодирования – не просто операции обратные модуляции и кодированию. В результате различных искажений и воздействия помех пришедший сигнал может существенно отличаться от переданного. Поэтому всегда можно высказать несколько предположений о том, какое именно сообщение передавалось. Задачей приемного устройства и является принятие решения о том, какое из возможных сообщений действительно передавалось источником. Та часть приемного устройства, которая осуществляет анализ приходящего сигнала и принимает решение о переданном сообщении, называется решающей схемой .
6. Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП ) - устройство для преобразования цифрового (обычно двоичного) кода в аналоговый сигнал (ток, напряжение или заряд). Цифро-аналоговые преобразователи являются интерфейсом между дискретным цифровым миром и аналоговыми сигналами
Общие типы электронных ЦАП:
- широтно-импульсный модулятор - простейший тип ЦАП. Стабильный источник тока или напряжения периодически включается на время, пропорциональное преобразуемому цифровому коду, далее полученная импульсная последовательность фильтруется аналоговым фильтром нижних частот. Такой способ часто используется для управления скоростью электромоторов, а также становится популярным в Hi-Fi-аудиотехнике;
- ЦАП передискретизации , такие как - ЦАП, основанные на изменяемой плотности импульсов. Передискретизация позволяет использовать ЦАП с меньшей разрядностью для достижения большей разрядности итогового преобразования. Часто дельта-сигма ЦАП строится на основе простейшего однобитного ЦАП, который является практически линейным. На ЦАП малой разрядности поступает импульсный сигнал с модулированной плотностью импульсов (c постоянной длительностью импульса, но с изменяемой скважностью), создаваемый с использованием отрицательной обратной связи. Отрицательная обратная связь выступает в роли фильтра верхних частот для шума квантования.
- ЦАП взвешивающего типа , в котором каждому биту преобразуемого двоичного кода соответствует резистор или источник тока, подключенный на общую точку суммирования. Сила тока источника (проводимость резистора) пропорциональна весу бита, которому он соответствует. Таким образом, все ненулевые биты кода суммируются с весом. Взвешивающий метод один из самых быстрых, но ему свойственна низкая точность из-за необходимости наличия набора множества различных прецизионных источников или резисторов и непостоянного импеданса. По этой причине взвешивающие ЦАП имеют разрядность не более восьми бит;
- ЦАП лестничного типа (цепная R-2R-схема). В R-2R-ЦАП значения создаются в специальной схеме, состоящей из резисторов с сопротивлениями R и 2R , называемой матрицей постоянного импеданса. Данная матрица имеет два вида включения: прямое - матрица токов и инверсное - матрица напряжений. Применение одинаковых резисторов позволяет существенно улучшить точность по сравнению с обычным взвешивающим ЦАП, так как сравнительно просто изготовить набор прецизионных элементов с одинаковыми параметрами. ЦАП типа R-2R позволяют отодвинуть ограничения по разрядности. С лазерной подгонкой резисторов на одной подложке достигается точность 20-22 бита. Основное время на преобразование тратится в операционном усилителе, поэтому он должен иметь максимальное быстродействие. Быстродействие ЦАП единицы микросекунд и ниже (то есть наносекунды)
ЦАП находятся в начале аналогового тракта любой системы, поэтому параметры ЦАП во многом определяют параметры всей системы в целом.
7. Получатель информации (выход сигнала) – им может служить динамик, экран телевизора, любое воспроизводящее полученный сигнал устройство.
Поскольку человек как получатель информации является ключевым элементом любой телекоммуникационной системы, качество сигнала оценивается по его субъективному восприятию речи. К основным показателям качества принимаемой речи относят: разборчивость (понятность) , громкость и натуральность .
Понятность речи - определяющая характеристика тракта передачи речи, так как если тракт не обеспечивает полной понятности речи, то никакие другие его преимущества не имеют значения - он не пригоден к эксплуатации. Для непосредственного определения этой качественной характеристики есть только один метод – субъективно-статистические испытания (ССИ), требующий большого количества речевого материала, обработанного кодеками и трактом передачи, и привлечения группы экспертов (тренированных слушателей и дикторов). Разработан косвенный, объективный количественный метод определения понятности речи через ее разборчивость .
Цифровая связь
Цифровая связь - область техники , связанная с передачей цифровых данных на расстояние.
В настоящее время цифровая связь повсеместно используется также и для передачи аналоговых (непрерывных по уровню и времени, например речь, изображение) сигналов, которые для этой цели оцифровываются (дискретизируются). Такое преобразование всегда связано с потерями, т.е. аналоговый сигнал представляется в цифровом виде с некоторой неточностью.
Современные системы цифровой связи используют кабельные (в том числе волоконно-оптические), спутниковые, радиорелейные и другие линии и каналы связи, в том числе и аналоговые.
Линия связи
Оборудование, осуществляющее формирование данных из пользовательской информации, а также представление данных в виде, понятном пользователю, называется терминальным оборудованием (ООД, оконечное оборудование данных) . Оборудование, преобразующее данные в форму пригодную для передачи по линии связи и осуществляющее обратное преобразование, называется оконечным оборудованием линии связи (АКД, аппаратура канала данных) . Терминальным оборудованием может служить компьютер , оконечным оборудованием обычно служит модем .
Передача сигнала осуществляется символами . Каждый символ представляет собой определённое состояние сигнала в линии, множество таких состояний конечно. Таким образом, символ передаёт некоторое количество информации, обычно один или несколько бит.
Число передаваемых символов в единицу времени называется скоростью манипуляции или символьной скоростью (baud rate). Она измеряется в бодах (1 бод = 1 символ в секунду). Количество информации, передаваемое в единицу времени, называется скоростью передачи информации и измеряется в битах в секунду . Существует распространённое заблуждение, что бит в секунду и бод - это одно и то же, но это верно, только если каждый символ передаёт только один бит, что бывает не очень часто.
Преобразование данных в форму пригодную для передачи по линии/каналу связи называется модуляцией .
Следующие технологии находят применение в цифровой связи:
Любая система связи подвержена воздействию шумов и особенностей линий и каналов связи (и как следствие возникновению искажений), которые могут привести к неправильному приёму сигнала. Для борьбы с возникающими при этом ошибками в сигнал вводится специальным образом сконструированная избыточность, что позволяет принимающей стороне обнаружить, а в некоторых случаях и исправить определённое число ошибок. Существует большое количество помехоустойчивых (ПУ) кодов, различающихся избыточностью, обнаруживающей и исправляющей способностью.
Основные классы помехоустойчивых кодов:
Wikimedia Foundation . 2010 .
Передача информации в дискретной форме (цифровом виде). Однако, дискретные сообщения могут передаваться аналоговыми каналами и наоборот. В настоящее время цифровая связь вытесняет аналоговую (происходит цифровизация), поскольку аналоговые сигналы … Словарь бизнес-терминов
цифровая связь - — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN digital communication …
цифровая связь по световоду - skaitmeninis šviesolaidinis ryšys statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. fiber optic digital communication vok. faseroptische numerische Kommunikation, f; Lichtfaser Digitalübertragung, f rus. цифровая связь по световоду, f pranc.… … Automatikos terminų žodynas
ИП «Велком» Год основания 1999 Тип Унитарное предприятие Девиз компании И завтра будет твоим (белор … Википедия
персональная цифровая связь - (МСЭ Т Q.1741). Тематики электросвязь, основные понятия EN personal digital communicationPDC … Справочник технического переводчика
Связь в технике передача информации (сигналов) на расстояние. Содержание 1 История 2 Типы связи 3 Сигнал … Википедия
См. ЦИФРОВАЯ СВЯЗЬ Словарь бизнес терминов. Академик.ру. 2001 … Словарь бизнес-терминов
- (ЦОС, DSP англ. digital signal processing) преобразование сигналов, представленных в цифровой форме. Любой непрерывный (аналоговый) сигнал может быть подвергнут дискретизации по времени и квантованию по уровню (оцифровке), то… … Википедия
Цифровая физика, в физике и космологии, совокупность теоретических взглядов, проистекающих из допущения, что Вселенная по сути описывается информацией и, следовательно, является вычислимой. Из данных предположений следует то, что… … Википедия
цифровая усовершенствованная беспроводная связь - Общеевропейский стандарт беспроводного доступа, который был одобрен ETSI в 1995. Стандарт DECT описывает технологию организации микросотовых сетей для зон с высокой плотностью абонентов (порядка 100 тыс. абонентов/кв.км). Одно из важных… … Справочник технического переводчика
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
С развитием рыночных отношений в России резко увеличилась потребность предприятий и организаций в услугах различного рода средств связи. Появление новых категорий экономических субъектов (фирм, компаний, корпораций), с одной стороны, и ликвидация старой монолитной структуры управления народным хозяйством страны (Госплана, управлений, министерств и ведомств), с другой, в условиях рыночной конкуренции привели к росту значимости обладания нужной информацией в нужном месте и в нужное время. В результате успешная экономическая деятельность большинства предприятий и организаций стала напрямую зависеть от степени их оснащенности вычислительной техникой (ВТ) и средствами оперативного доступа к информации, рассредоточенной по многим банкам данных как внутри самой страны, так и за ее пределами.
Дальнейшее развитие экономики страны и всех сторон деятельности нашего общества немыслимо без широчайшего внедрения автоматизированных систем управления (АСУ), важнейшей частью которых является система связи (СС) для обмена информацией, а также устройства её хранения и обработки. Современные СС гарантируют не только быструю обработку и высокую надежность передачи информации, но и обеспечивают выполнение этих требований наиболее экономным образом.
Совокупность источника сообщений, передатчика, линии связи (ЛС), приемника и получателя сообщений образует систему связи (СС). В такой системе информация от передатчика к приемнику передается через определенную направляющую физическую среду (через коаксиальный или оптический кабель, либо через радиорелейную или воздушную линию передач) с помощью специальных технических устройств. Относительно высокая стоимость линейных сооружений и кабеля обуславливает необходимость их эффективного, т.е. многократного, использования, что в настоящее время реализуется с помощью многоканальных систем связи (МКСС) - систем передачи информации и данных. Последние обеспечивают высококачественную передачу по одной физической ЛС большого числа как однородных, так и разнородных сигналов электросвязи (телефонных и видеотелефонных, телеграфных и факсимильных, а также измерительных сигналов) практически на любые расстояния.
Основными задачами, решаемыми при создании таких СС, являются увеличение их дальности связи и числа каналов при одновременном обеспечении высококачественной передачи информации и данных. Использование методов многоканальной электросвязи при построении МКСС позволяет организовать большое число одновременно действующих каналов связи (КС), работающих практически независимо один от другого. В настоящее время основным таким каналом является канал тональной частоты (ТЧ), причем все остальные типы КС образуются путем объединения их в группы того или иного числа каналов ТЧ. В инженерной практике известны несколько способов формирования таких каналов (трактов) СС, зависящих от вида направляющей физической среды, энергетических и спектральных характеристик передаваемого сигнала.
В настоящее время в цифровых системах передачи информации (ЦСПИ) широко используются частотное (ЧРК) и временное разделение каналов (ВРК). В таких системах связи аналоговые сигналы, передаваемые в линию связи, с помощью аналого-цифровых преобразователей (АЦП) преобразуются в цифровую последовательность двоичных импульсов. В точке приёма эта последовательность импульсов с помощью цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП) преобразуется в исходные аналоговые сигналы.
многоканальная цифровая система связь
Возможность передачи в едином цифровом формате любых по форме сигналов предопределяет универсальность использования цифрового линейного тракта и высокую помехоустойчивость ЦСПИ, поскольку в них для увеличения дальности связииспользуют регенераторы импульсов, состоящие из решающих пороговых устройств. Благодаря этому регенераторы при значении отношения "сигнал-шум" больше двух () потенциально способны восстановить форму и временные положения искажённых в линии связи сигналов.
Кроме того, ЦСПИ позволяют широко использовать в своей структуре современную дискретную и цифровую элементную базу, включая вычислительную технику и микропроцессоры, что значительно увеличивает их надёжность и уменьшает габариты обслуживаемой аппаратуры связи. Цифровые методы передачи данных позволяют применять и цифровые методы коммутации сообщений, что способствует созданию принципиально новой интегрированной цифровой системы связи (ИЦСС), которая способна без применения устройств АЦП и ЦАП без искажений ответвлять и передавать транзитом большие цифровые и информационные потоки.
Среди таких ИЦСС наиболее перспективными и современными являются волоконно-оптические линии связи (ВОЛС), которые по сравнению с другими СС, работающими по электрическому кабелю, обладают рядом существенных преимуществ, основными из которых являются:
Широкая полоса пропускания, позволяющая реализовать нужное число каналов в одном волоконно-оптическом тракте;
Возможность предоставления абоненту наряду с телефонной связью ряд других дополнительных услуг (телевидение, телефакс, широкополосное радиовещание и пр.);
Высокая защищенность кабеля от электромагнитных помех;
Малое затухание сигнала в тракте (в дБ/км);
Возможность увеличения длины регенерационного участка и, как результат, уменьшение числа необслуживаемых регенерационных пунктов (НРП);
Значительная экономия цветных металлов и потенциально низкая стоимость волоконно-оптического кабеля;
Большой срок его эксплуатации.
В настоящее время практически на всех городских автоматических телефонных станциях (АТС) активно внедряются ВОЛС.
При построении многоканальных ЦСС используется временное, частотное и кодовое уплотнение, поэтому эти системы условно именуются как ВРК-ИКМ, ЧРК-ИКМ и адресные цифровые системы связи (АЦСС), соответственно. Наиболее широкое применение, особенно в гражданских цифровых системах связи, нашло временное уплотнение каналов и импульсно-кодовая модуляция, т.е. системы типа ВРК-ИКМ, при построении которых, так же как и в случае аналоговых многоканальных систем связи (АМКСС), используется принцип иерархии со следующими градациями, регламентируемыми документами МККТТ (Международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии) и МККР (Международный консультативный комитет по радиосвязи) по скорости передачи (в настоящее время МККТТ и МККР интегрированы в Международный союз электросвязи (МЭС)):
Согласно этому принципу ЦСС более высокого уровня иерархии реализуется путем объединения с помощью дополнительной аппаратуры четырех ЦСС более низкого уровня иерархии (см. рисунок 1.1). Дополнительная аппаратура по определенным алгоритмам осуществляет объединение четырех входных цифровых потоков (информации и данных) в суммарный поток со скоростью передачи примерно в четыре раза большей скорости составленных цифровых потоков.
В качестве базовой ЦСС МККТТ и МККР рекомендует использовать систему ИКМ-30 (ИКМ-30/32), которая строится по классической многоканальной структурной схеме и состоит из 30 основных и 2 вспомогательных каналов связи. У этой системы коэффициент кратности объединения цифровых потоков (информации и данных) выбран равным 4, поскольку в основе техники ИКМ лежит двоичная система исчисления.
Первичная (базовая) ЦСП ИКМ-30 предназначена для работы в городских и сельских сетях связи и обеспечивает организацию 30 каналов ТЧ. Скорость передачи группового цифрового потока (информации и данных) составляет 2048 Кбит/с. Система работает с кабелями марки Т и ТП и может быть использована в качестве каналообразующей для ЦСП более высокого уровня иерархии (второго и выше). В более ранних разработках эта система имела 24 канала связи (ИКМ-24).
Вторичная ЦСП ИКМ-120 предназначена для работы в местных и зональных сетях связи и обеспечивает организацию 120 каналов ТЧ. В ней возможна совместная передача в цифровом виде одной стандартной вторичной группы, исходный спектр которой равен 312.552 КГц, и одного первичного цифрового потока. Скорость передачи группового цифрового потока (информации и данных) составляет 8448 Кбит/с. Этот поток организуется путем объединения четырех первичных потоков со скоростями передачи равными 2048 Кбит/с. Система работает с симметричными междугородными и волоконно-оптическими кабелями, с радиорелейными и спутниковыми линиями связи.
Третичная ЦСП ИКМ-480 предназначена для работы в зональных и магистральных сетях связи и обеспечивает организацию 480 каналов ТЧ. Скорость передачи группового цифрового потока (информации и данных) составляет 34368 Кбит/с. Этот поток организуется путем объединения четырех вторичных потоков со скоростями передачи равными 8448 Кбит/с. Система работает с волоконно-оптическими кабелями и кабелями марки МКТ-4, с радиорелейным и спутниковыми линиями связи.
Четверичная ЦСП ИКМ-1920 предназначена для работы в зональных и магистральных сетях связи и обеспечивает организацию 1920 каналов ТЧ. В ней возможна совместная передача в цифровом виде одного телевизионного сигнала и одного третичного цифрового потока. Скорость передачи группового цифрового потока (информации и данных) составляет 139264 Кбит/с. Этот поток организуется путем объединения четырех третичных потоков со скоростями передачи равными 34368 Кбит/с. Система работает с кабелями марки КМ-4 и волоконно-оптическим линиями связи.
ИКМ является наиболее распространенным видом модуляции. ИКМ с предсказанием отличается тем, что квантуется не мгновенное значение сигнала сообщения a (t ), а разность между его действительным значением в момент дискретизации a (t i ) и предсказанным значением a np (t i ). При этом предполагается, что при корреляции двух его соседних отсчетов (на практике это имеет место) их разность a (t i ) оказывается меньше, чем истинное значение передаваемого сигнала a (t ). Это свойство позволяет повысить скорость передачи сообщения a (t ) при заданной верности его приема или повысить "верность" этого сообщения при заданной скорости его передачи.
Сам метод ИКМ так же можно рассматривать как кодирование с предсказанием, при котором предсказанное значение принимается равным нулю. Системам связи с предсказанием свойственна "перегрузка по крутизне", при которой разность между отсчетами a (t i ) превышает диапазон шкалы квантования. При ДМ эта разность a (t i ) превышает шаг квантования. Единство методов цифровой модуляции позволяет анализировать их с общих позиции и преобразовывать цифровые сигналы из одной формы в другую.
В нашем случае по условию технического задания в проектируемой цифровой системе передачи (ЦСП) информации и данных использована импульсно-кодовая модуляция, которая на практике осуществляется следующим образом: сначала исходный аналоговый (телефонный) сигнал дискретизируется во времени, т.е. модулируется амплитудно-импульсной модуляцией (АИМ). Электрическая принципиальная схема формирования сигналов АИМ приведена на рисунке 1.2 Схема строится на основе микросхем отечественного производства серии КР590КН2. Потом этот продискретизированный сигнал квантуется по уровню его отсчетных значений. Затем эти квантованные значения кодируются. Обычно квантование и кодирование производится в одном функциональном узле, называемом кодером.
Для передачи непрерывных сообщений можно воспользоваться дискретным каналом. При этом необходимо преобразовать непрерывное сообщение в цифровой сигнал, т.е. в последовательность символов, сохранив содержащуюся в сообщении существенную часть информации. Импульсно-кодовая модуляция является наиболее распространенным методом цифрового преобразования аналоговых сигналов. Она осуществляется путем временной дискретизации аналоговых сигналов с последующим квантованием и кодированием.
Для организации каналов ТЧ (тональной частоты), f в составляет 3400 Гц. Тогда, в соответствии с теоремой Котельникова, частоту f д нужно выбирать не менее 6800 Гц. Для упрощения фильтра, ограничивающего спектр аналогового сигнала перед дискретизацией, а также фильтра, выделяющего спектр исходного сигнала, f д выбирается несколько большей, чем 2f в . Для канала ТЧ нормализовано значение f д = 8000 Гц.
Передача сигналов с малыми и большими уровнями (Р с / Р кв const , где Р с - мощность передаваемого сигнала, а Р кв - мощность искажений квантования) осуществляется при увеличении шага квантования с увеличением уровня сигнала, т.е. при неравномерном (нелинейном) квантовании. Естественно, что число уровней квантования, а следовательно, и соответствующее им число разрядов двоичного кода при этом уменьшаются.
Источники света волоконно-оптических систем передачи должны обладать большой выходной мощностью, допускать возможность разнообразных типов модуляции света, иметь малые габариты и стоимость, большой срок службы, КПД и обеспечить возможность ввода излучения в оптическое волокно с максимальной эффективностью. Для ВОСП потенциально пригодны твердотельные лазеры, в которых активным материалом служит иттрий-алюминиевый гранат, активированный ионами ниодима с оптической накачкой (например СИД), у которого основной лазерный переход сопровождается излучением с длиной волны 1,064 мкм. Узкая диаграмма направленности и способность работать в одномодовом режиме с низким уровнем шума являются плюсами данного типа источников. Однако большие габариты, малый КПД, потребность во внешнем устройстве накачки являются основными причинами, по которым этот источник не используется в современных ВОСП. Практически во всех волоконно-оптических системах передачи, рассчитанных на широкое применение, в качестве источников излучения сейчас используются полупроводниковые светоизлучающие диоды и лазеры. Для них характерны в первую очередь малые габариты, что позволяет выполнять передающие оптические модули в интегральном исполнении. Кроме того, для полупроводниковых источников света характерны невысокая стоимость и простота обеспечения модуляции.
Первое поколение передатчиков сигналов по оптическому волокну было внедрено в 1975 году. Основу передатчика составлял светоизлучающий диод, работающий на длине волны 0,85 мкм в многомодовом режиме. В течение последующих трех лет появилось второе поколение - одномодовые передатчики, работающие на длине волны 1,3 мкм. В 1982 году родилось третье поколение передатчиков диодные лазеры, работающие на длине волны 1,55 мкм. Исследования продолжались, и вот появилось четвертое поколение оптических передатчиков, давшее начало когерентным системам связи - то есть системам, в которых информация передается модуляцией частоты или фазы излучения. Такие системы связи обеспечивают гораздо большую дальность распространения сигналов по оптическому волокну. Специалисты фирмы NTT построили безрегенераторную когерентную ВОЛС STM-16 на скорость передачи 2,48832 Гбит/с протяженностью в 300 км, а в лабораториях NTT в начале 1990 года ученые впервые создали систему связи с применением оптических усилителей на скорость 2,5 Гбит/с на расстояние 2223 км.
Функция детектора волоконно-оптических систем передачи сводится к преобразованию входного оптического сигнала, который затем, как правило, подвергается усилению и обработке схемами фотоприемника. Предназначенный для этой цели фотодетектор должен воспроизводить форму принимаемого оптического сигнала, не внося дополнительного шума, то есть обладать требуемой широкополосностью, динамическим диапазоном и чувствительностью. Кроме того, Ф.Д. должен иметь малые размеры (но достаточные для надежного соединения с оптическим волокном), большой срок службы и быть не чувствительным к изменениям параметров внешней среды. Существующие фотодетекторы далеко не полно удовлетворяют перечисленным требованиям. Наиболее подходящими среди них для применения в волоконно-оптических системах передачи являются полупроводниковые p-i-n фотодиоды и лавинные фотодиоды (ЛФД). Они имеют малые размеры и достаточно хорошо стыкуются с волоконными световодами. Достоинством ЛФД является высокая чувствительность (может в 100 раз превышать чувствительность p-i-n фотодиода), что позволяет использовать их в детекторах слабых оптических сигналов. Однако, при использовании лавинных фотодиодов нужна жесткая стабилизация напряжения источника питания и температурная стабилизация, поскольку коэффициент лавинного умножения, а следовательно фототок и чувствительность ЛФД, сильно зависит от напряжения и температуры. Тем не менее, лавинные фотодиоды успешно применяются в ряде современных ВОСП, таких как ИКМ-120/5, ИКМ-480/5, "Соната".
Оптический кабель (ОК) предназначен для передачи информации, содержащейся в модулированных электромагнитных колебаниях оптического диапазона. В настоящее время используется диапазон длин волн от 0,8 до 1,6 мкм, соответствующий ближним инфракрасным волнам. В будущем возможно расширение рабочего диапазона в область дальних инфракрасных волн с длинами волн от 5 до 10 мкм. Оптический кабель содержит один или несколько световодов. Световод - это направляющая система для электромагнитных волн оптического диапазона. Практическое значение имеют только волоконные световоды, изготовленные из высоко прозрачного диэлектрика: стекла или полимера. Для концентрации поля волны вблизи оси световода используется явление преломления и полного отражения в волокне с показателем преломления, уменьшающимся от оси к периферии плавно либо скачками. Световод состоит из оптического волокна и покрытия. Оптическое волокно (ОВ) из стекла изготавливается обычно с внешним диаметром 100-150 мкм. Оптическое волокно состоит из сердечника с показателем преломления n l и оболочки с показателем преломления n 2 , причем n l >n 2 . Спецификой ОВ является их высокая чувствительность к внешним механическим воздействиям. Кварцевое оптическое имеет малый температурный коэффициент расширения, высокий модуль упругости и низкий предел упругого растяжения; при относительном удлинении 0,5-1,5% оно ломается. Обрыв волокна происходит в сечении, наиболее ослабленном микротрещинами, возникающими на его поверхности. Механические характеристики оптического волокна, поступающего на кабельное производство, столь же важны и подлежат такой же тщательной проверке, как и оптические его параметры.
Фазовая и групповая скорости каждой моды в световоде зависят от частоты, то есть световод является дисперсной системой. Вызванная этим волноводная дисперсия является одной из причин искажения передаваемого сигнала. Различие групповых скоростей различных мод в многомодовом режиме называется модовой дисперсией. Она является весьма существенной причиной искажения сигнала, поскольку он переносится по частям многими модами. В одномодовом режиме отсутствует модовая дисперсия, и сигнал искажается значительно меньше, чем в многомодовом, однако в многомодовый световод можно ввести большую мощность. Оптические волокна имеют очень малое (по сравнению с другими средами) затухание светового сигнала в волокне. Лучшие образцы российского волокна имеют затухание 0,22 дБ/км на длине волны 1,55 мкм, что позволяет строить линии связи длиной до 100 км без регенерации сигналов.
Исходя из данных в техническом задании, в качестве каналообразующей аппаратуры можно выбрать типовое цифровое оборудование вторичного временного группообразования системы ИКМ-120. Эта система предназначена для работы в местных и зональных сетях связи и обеспечивает организацию 120 каналов ТЧ. Заданную волоконно-оптическую систему передачи можно построить на базе стандартной системы ИКМ заменой аппаратуры электрического линейного тракта на аппаратуру оптического линейного тракта.
Групповой поток со скоростью 8448 кбит/с формируется из четырех первичных потоков, имеющих скорость 2048 кбит/с. Если использовать основной вариант работы на 120 каналов ТЧ, то эти первичные потоки могут быть организованы на оборудовании АЦО, применяемом на ИКМ - 30. Разработана специальная стойка для установки в ЛАЦ междугородных телефонных станций - стойка аналогого-цифрового каналообразования САЦК - 1. Она предназначена для размещения четырех комплектов аппаратуры каналообразующей унифицированной АКУ - 30 с источниками вторичного электропитания и комплекта сервисного оборудования. Комплект АКУ - 30 предназначен для организации 30 телефонных каналов, а также организации абонентского доступа к двум цифровым каналам с пропускной способностью 64 кбит/с. Ввод цифровой информации синхронный. Структура построения временного цикла аналогична стандартному первичному цифровому потоку 2048 кбит/с.
Оборудование ВВГ находится на стойке СВВГ, где может размещаться до восьми комплектов ВВГ и панель обслуживания ПО-В. Панель обслуживания обеспечивает общестоечную сигнализацию, индикацию вида аварии, организацию канала служебной связи в групповом цифровом потоке, стабилизацию питающих напряжений. Совместно с блоками контроля и сигнализации, контроля достоверности, входящих в комплект ВВГ, и блоками ПО-В организуется система автоматического контроля и аварийной сигнализации, которой предназначена для обнаружения неисправности и контроля состояния узлов аппаратуры в процессе ее эксплуатации. Сигнализация СВВГ извещает о нарушении цикловой синхронизации, пропадании цифрового потока в трактах передачи и приема, пропадании трактовой частоты 8448 кГц, снижении верности передачи, выходе из строя приемной части оборудования линейного тракта, пропадании любого внешнего или внутреннего питающего напряжения. Оборудование ВВГ обеспечивает: объединение четырех потоков со скоростью 2048 кбит/с в цифровой поток со скоростью 8448 кбит/с и наоборот, организацию четырех каналов дискретной информации со скоростью по 8 кбит/с, организацию одного канала служебной связи с использованием дельта-модуляции со скоростью модуляции 32 кбит/с. Объединение первичных цифровых потоков основано на принципе двустороннего согласования скоростей и двухкомандном управлении. Как было показано ранее, максимальная частота согласования скоростей 120 Гц, а частота следования циклов 8 кГц, т.е. выше примерно в 67 раз. С учетом этого, когда согласование скоростей отсутствует, на тех же позициях в одном из каждых двух циклов передается информация о промежуточном значении временного интервала между сигналами записи и считывания, а в других циклах передача сигналов извещения об аварии и вызова по служебной связи.
Передача информации о промежуточном значении временного интервала между сигналами записи и считывания позволяет обнаружить ошибку в передаче команд согласования скоростей. В приемнике команд согласования скоростей ИКМ-120 память хранит информацию четырех предыдущих значений промежуточного состояния временного интервала между сигналами записи и считывания. В этом случае искажение команды согласования скоростей произойдет при искажении четырех передаваемых подряд значений промежуточного состояния скоростей.
В оборудовании ВВГ предусмотрено три режима работы: асинхронный, синхронный, синхронно синфазный. Первые два режима используются при передаче цифровых потоков, сформированных оборудованием АЦО-30, а третий при передаче потоков, сформированных в АЦО-ЧД-60, который в данном проекте не рассматривается. Перевод оборудования ВВГ на синхронный режим работы осуществляется блокировкой приемника команд согласования скоростей. При синхронном и синфазном режимах всеми блоками асинхронного сопряжения передачи управляет один блок БАСпер и всеми блоками асинхронного сопряжения приема один блок БАСпр.
В состав оборудования ВВГ (рисунок 2.2) входят блоки: генераторного оборудования ГО-В, задающего генератора ГЗ-В, асинхронного сопряжения БАСпер, асинхронного сопряжения приема БАСпр, вторичного стыка передачи ВСпер, вторичного стыка приема ВСпр, приемника синхросигнала ПС, контроля и сигнализации КС, контроля достоверности КД. На схеме также показано устройство дискретной информации (ДИпер, ДИпр), информация от которых поступает прямо в ВСпер и выделяется из ПС.
В тракте передачи четыре первичных цифровых потока в линейном коде поступают на входы своих блоков БАСпер, где происходит преобразование линейного кода в однополярный, запись входного сигнала с частотой 2048 кГц в ЗУ и считывание с частотой 2112 кГц, которая является кратной тактовой частоте 8448 кГц. В БАСпер производится также согласование скоростной записи и считывание.
Сигналы от четырех блоков БАСпер поступают в блок ВСпер для формирования группового сигнала, в который вводится на соответствующие временные позиции синхросигнал, импульсы дискретной информации и другие служебные сигналы. В блоке ВСпер однополярный код преобразуется в линейный (КВП-3 или ЧПИ). Далее групповой сигнал поступает на выход оборудования ВВГ. На приеме групповой сигнал поступает в блок ВСпр, где происходит преобразование линейного кода в простой однополярный. Затем сигнал поступает в блок ПС, который обеспечивает правильное разделение группового сигнала на четыре цифровых потока, непрерывный контроль синхронизма и восстановления его при нарушении, выделение импульсов дискретной информации и других служебных сигналов. Система дискретной синхронизации - адаптивная, коэффициент накопления по выходу из синхронизма равен четырем, коэффициент накопления по входу в синхронизм равен двум. Среднее время вхождения в синхронизм 0,75 мс. Такое время вхождения в синхронизм позволяет избежать нарушения синхронизма в объединяемых первичных цифровых потоках. Четыре цифровых потока, разложенных блоком ПС, поступают в четыре блока БАСпр. Блок БАСпр предназначен для восстановления первоначальной скорости передаваемого потока с помощью записи информационного потока в запоминающее устройство и считывания его с тактовой частотой 2048 кГц. Эта частота вырабатывается генератором с фазовой автоподстройкой. Генераторное оборудование осуществляет управление работой функциональных узлов аппаратуры передающего и приемного трактов. Генераторное оборудование тракта передачи состоит из блоков ГЗ-В и ГО-В. Частота задающего генератора 8448 кГц, стабильность, режимы его работы: внутренней синхронизации, внешней синхронизации, внешнего запуска. Тактовая частота поступает из ГЗ-В в блок ВСпер, где происходит ее деление на четыре. Полученная частота 2112 кГц подается в блок ГО-В, формирующий управление последовательности для тракта передачи. В приемном тракте деление частоты 8448 кГц, полученной от ВТЧ, на четыре происходит в блоке ПС. Полученная частота 2112 кГц поступает в блок ГО-В, формирующий управляющие последовательности для тракта приема. Построение ГО-В тракта передач аналогично построению ГО-В тракта приема. Блок КС формирует сигнал "Авария" при нарушении работы блоков ВСпер, ВСпр, ГЗ-В, ПС, БАСпер, БАСпр, питания.
Исходные сигналы U 1 (t), U 2 (t),.,U 30 (t) от 1,2,.,30 абонентов через ФНЧ поступают на канальные амплитудно-импульсные модуляторы, функцию которых выполняют электронные ключи К. С помощью модуляторов осуществляется дискретизация передаваемых сигналов во времени. Сигналы с выходов модуляторов объединяются в групповой АИМ сигнал (Гр. АИМ). Управляют работой модуляторов канальные импульсные последовательности, поступающие от ГО передачи (П ГО). При этом импульсы подаются на модуляторы каналов поочередно (со сдвигом по времени), что и обеспечивает правильное формирование группового АИМ сигнала. Длительность каждого импульса в этих последовательностях составляет примерно 125/230 2,08 мкс, определяет длительность одного отсчета АИМ импульса канала, а период следования составляет 125 мкс. Групповой АИМ сигнал поступает на компрессор КМ, квантователь КВ, а потом на кодирующее устройство - кодер КД.
В устройстве объединения (УО) кодовые группы каналов с выхода кодера, т.е. групповой ИКМ сигнал, кодированные сигналы СУВ и кодовая группа синхросигнала от передатчика синхросигнала (Пер. СС) объединяются, образуя циклы и сверхциклы. Соответствующими управляющими импульсами от П ГО в УО обеспечивается правильный порядок следования циклов в сверхцикле и кодовых групп в цикле передачи. Принципы построения временной диаграммы цикла и сверхцикла рассмотрим позже.
Сформированный ИКМ сигнал представляет собой набор однополярных двоичных символов, импульсы которых всегда имеют только одну, например положительную, полярность. При передаче по линии такой сигнал подвержен значительным искажениям и затуханию. Поэтому перед передачей в линию однополярный ИКМ сигнал преобразуется в биполярный, удобный для передачи по линейному тракту. Это происходит в преобразователе кода передачи (ПК пер).
На приемной станции ИКМ сигнал восстанавливается стационарным регенератором (PC) и поступает в преобразователь кода приема (ПК пр), где биполярный сигнал вновь преобразуется в однополярный. Устройство выделения тактовой частоты (ВТЧ) выделяет из этого сигнала тактовую частоту, которая используется для работы ГО. Этим обеспечивается синхронная и синфазная работа П ГО и Пр ГО, причем правильное декодирование и распределение сигналов по соответствующим телефонным каналам и каналам передачи СУВ обеспечиваются приемником синхросигналов (Пр. СС). Устройство разделения (УР) разделяет кодовые группы телефонных каналов и каналов СУВ. Приемник групповых сигналов управления и взаимодействия (Пр. СУВ), управляемый импульсными последовательностями, поступающими от Пр ГО, распределяет СУВ по своим каналам, а декодер ДК преобразует групповой ИКМ сигнал в групповой АИМ сигнал. После чего групповой АИМ сигнал, проходя через экспандер Э, подвергается операции обратной квантованию. Канальные импульсные последовательности, поступающие от Пр ГО, поочередно открывают временные селекторы (ВС), роль которых выполняют ключи К, каналов, обеспечивая выделение отсчётов каждого из каналов из группового АИМ сигнала. Восстановление исходного (непрерывного) сигнала из последовательности его АИМ отсчётов производится с помощью ФНЧ.
Увеличению шумов в канале способствует также проникновение с ВС на вход ФНЧ тракта приёма остатков управляющих импульсов. Мощность остатков управляющих импульсов не должна превышать 0,001 пикового значения мощности сигнала. Это достигается применением балансовых схем модуляторов и ВС. Требования к балансировке ВС могут быть несколько снижены, так как затухание ФНЧ-3,4 в тракте приема на частоте 8 кГц достаточно велико.
К амплитудно-импульсным модуляторам и временным селекторам предъявляют весьма высокие требования по быстродействию и линейности амплитудной характеристики в широком диапазоне частот и входных сигналов. От их быстродействия зависит уровень переходной помехи между каналами, а от линейности амплитудной характеристики - нелинейных искажений. Если учесть, что к модуляторам и ВС предъявляются практически одинаковые требования, становится понятным, что они не отличаются по схемной реализации.
В цифровых СП с ИКМ применяются кодеры и декодеры (кодеки) с нелинейной шкалой квантования, т.к. при равномерном квантовании, для получения требуемой защищенности от шумов квантования при передачи речевых сигналов, кодирование должно производится при достаточно большом числе разрядов кода, тогда, с увеличением числа разрядов кода, уменьшается длительность импульсов в кодовой группе, соответственно расширяется спектр сигнала ИКМ. Еще один недостаток равномерного квантования заключается в том, что относительное значение ошибки квантования велико для слабых сигналов и уменьшается с увеличением уровня сигналов. Для устранения этих недостатков применяется неравномерное квантование, при этом шкала квантования нелинейная.
В СП с ИКМ применяются сегментные амплитудные характеристики. Они представляют собой кусочно-ломаную аппроксимацию плавных характеристик, при которой изменение крутизны происходит дискретными ступенями. Наибольшее распространение получила сегментная характеристика типа А-87,6/13, где аппроксимация логарифмической характеристики компрессирования производится по так называемому А-закону, соответствующему выражениям:
Рассматривая данную характеристику можно сразу оценить ее эффективность т.е. видно, что 112 уровней из 128 используются для квантования сигналов, амплитуда которых не превышает половины максимальной, 64 уровня - для квантования сигналов, амплитуда которых не превышает 6,2% максимальной, что улучшает показатель относительной ошибки квантования для слабых сигналов.
Генераторное оборудование ЦСП вырабатывает определенный набор импульсных последовательностей, которые используются для управления функциональными узлами аппаратуры и синхронизации соответствующих узлов, оконечных и промежуточных станций, а также определяют порядок и скорость обработки сигналов в трактах передачи и приема. Структурная схема ГО во многом зависит от принципов формирования группового ИКМ сигнала и места конкретной системы в типовой иерархии ЦСП. Структурная схема ГО первичной ЦСП приведена в приложении.
К задающим генераторам ЦСП не предъявляются такие высокие требования по стабильности частоты и форме выходного сигнала, как к ЗГ аналоговых СП. В тоже время они должны иметь возможность перестраивать частоту в определённых пределах. Выполнение противоречивых требований обеспечения стабильности частоты ЗГ (в режиме автогенератора) и реализации определённой перестройки учитывается при выборе соответствующей схемы ЗГ. В соответствии с рекомендациями МККТТ относительная нестабильность частоты ЗГ должна быть не хуже 10 5 , поэтому в ЗГ используется кварцевая стабилизация частоты. В низкоскоростных ЦСП с целью упрощения схемы ЗГ не применяют перестраиваемые автогенераторы.
Устройства тактовой синхронизации (УТС) обеспечивают синхронную работу ГО приемной и передающей части ЦСП, а также устройств регенерации. Только в этом случае ГОпр будет вырабатывать управляющие сигналы, совпадающие по частоте и времени с импульсными последовательностями, поступающими в оконечную станцию ЦСП из линейного тракта, обеспечивая тем самым правильное распределение принимаемых импульсов по канальным интервалам и циклам и соответственно правильное декодирование кодовых комбинаций. Следовательно, основная задача УТС - исключить или сделать минимальным расхождение частот ГО передачи и приема.
Система цикловой синхронизации предназначена для восстановления и удержания состояния циклового синхронизма между передающей и приемной частями ЦСП. Она включает в себя передатчик и приемник синхросигнала (СС). Передатчик формирует в передающей части кодовую группу определенной структуры, расположенную в начале цикла передачи. В приемнике осуществляется опознавание кодовых групп, структура которых совпадает со структурой СС, и вырабатывается информация о принадлежности опознанных кодовых групп передаваемому СС. При обнаружении циклового СС производится фазирование ГО приемной части.
Необходимо, чтобы восстановление состояния синхронизма происходило как можно быстрее, а затем удерживалось как можно дольше. Противоречивость этих требований заключается в том, что высокая помехоустойчивость системы цикловой синхронизации (определяемая длительностью удержания состояния синхронизма) достигается включением накопительных устройств, которые замедляют процесс восстановления синхронизма. Следовательно, чем выше помехоустойчивость системы цикловой синхронизации, тем дольше длится процесс восстановления синхронизма. Поэтому в системах синхронизации выбирается минимальная емкость накопительных устройств, обеспечивающая требуемую помехоустойчивость.
Линейный сигнал системы строится на основе сверхциклов, циклов, канальных и тактовых интервалов (рисунок 4.1). Сверхцикл передачи (СЦ) представляет собой интервал времени, за который передается информация всех сигнальных каналов (каналов СУВ) и каналов аварийной сигнализации. Длительность сверхцикла в системе ИКМ-30 Т сц = 2,0 мс . Сверхцикл состоит из 16 циклов передачи. В течение цикла, длительность которого равна интервалу дискретизации Т ц =Т д =125 мкс , передаются восьмиразрядные кодовые комбинации 30 каналов ТЧ, кодовые комбинации двух сигнальных каналов или сигнал сверхцикловой синхронизации СЦС (либо сигнал потери сверхциклового синхронизма), сигнал цикловой синхронизации ЦС (либо сигнал потери цикловой синхронизации), сигнал дискретной информации.
Канальные интервалы КИ1. КИ15 и КИ17. КИ31 предназначены для передачи информации каналов ТЧ. Каждый канальный интервал состоит из восьми разрядов Р1. Р8, Т р =488 нс . Частота следования циклов передачи равна частоте дискретизации f ц = f д =8 кГц , частота следования канальных интервалов f ки = 8 32 = 256 кГц , а частота следования символов (разрядов) в цикле, или тактовая частота f т =8 32 8 = 2048 кГц . Т.к. в каждом разряде передается 1 бит информации, скорость передачи информации в цифровом потоке линейного сигнала V и = 2048 кбит/с , а частота следования сверхциклов f сц = f ц /16 = 8/16 = 0,5 кГц .
Методические рекомендации для выполнения анализа и оптимизации цифровой системы связи. Структурная схема цифровой системы связи. Определение параметров АЦП и ЦАП. Выбор вида модуляции, помехоустойчивого кода и расчет характеристик качества передачи.
курсовая работа , добавлен 22.08.2010
Особенности волоконно-оптических систем передачи. Выбор структурной схемы цифровой ВОСП. Разработка оконечной станции системы связи, АИМ-модуляторов. Принципы построения кодирующих и декодирующих устройств. Расчёт основных параметров линейного тракта.
дипломная работа , добавлен 20.10.2011
Общая характеристика оптоволоконных систем связи. Измерение уровней оптической мощности и затухания. Системы автоматического мониторинга. Оборудование кабельного линейного тракта. Модернизация волоконно-оптической сети. Схема оборудования электросвязи.
дипломная работа , добавлен 23.12.2011
Выбор трассы прокладки волоконно-оптической линии связи. Расчет необходимого числа каналов. Определение числа оптических волокон в оптическом кабеле, выбор его типа и параметров. Структурная схема организации связи. Составление сметы на строительство.
курсовая работа , добавлен 16.07.2013
Конструкция волоконно-оптической кабелей связи. Использование системы передачи ИКМ-30. Технические характеристики ОКЗ-С-8(3,0)Сп-48(2). Расчет длины регенерационного участка. Проектирование первичной сети связи на железной дороге с использованием ВОЛС.
курсовая работа , добавлен 22.10.2014
Общая характеристика волоконно-оптической связи, ее свойства и области применения. Проектирование кабельной волоконно-оптической линии передач (ВОЛП) способом подвески на опорах высоковольтной линии передачи. Организация управления данной сетью связи.
курсовая работа , добавлен 23.01.2011
Цифровые волоконно-оптические системы связи, понятие, структура. Основные принципы цифровой системы передачи данных. Процессы, происходящие в оптическом волокне, и их влияние на скорость и дальность передачи информации. Контроль PMD.
курсовая работа , добавлен 28.08.2007
Преимущества оптических систем передачи перед системами передачи, работающими по металлическому кабелю. Конструкция оптических кабелей связи. Технические характеристики ОКМС-А-6/2(2,0)Сп-12(2)/4(2). Строительство волоконно-оптической линии связи.
курсовая работа , добавлен 21.10.2014
Основные особенности трассы волоконно-оптических систем. Разработка аппаратуры синхронной цифровой иерархии. Расчёт необходимого числа каналов и выбор системы передачи. Выбор типа оптического кабеля и методы его прокладки. Надёжность линий связи.
дипломная работа , добавлен 06.01.2015
Обоснование необходимости строительства волоконно-оптической линии связи (ВОЛС). Расчет и распределение нагрузки между пунктами сети. Синхронизация цифровых систем связи. Система мониторинга целостности ВОЛС. Порядок строительства и эксплуатации ВОЛС.
Материал из Википедии - свободной энциклопедии
Цифровая связь - область техники , связанная с передачей цифровых данных на расстояние.
В настоящее время цифровая связь повсеместно используется также и для передачи аналоговых (непрерывных по уровню и времени, например речь, изображение) сигналов, которые для этой цели оцифровываются (дискретизируются). Такое преобразование всегда связано с потерями, т.е. аналоговый сигнал представляется в цифровом виде с некоторой неточностью.
Современные системы цифровой связи используют кабельные (в том числе волоконно-оптические), спутниковые, радиорелейные и другие линии и каналы связи, в том числе и аналоговые.
Оборудование, осуществляющее формирование данных из пользовательской информации, а также представление данных в виде, понятном пользователю, называется терминальным оборудованием (ООД, оконечное оборудование данных) . Оборудование, преобразующее данные в форму пригодную для передачи по линии связи и осуществляющее обратное преобразование, называется оконечным оборудованием линии связи (АКД, аппаратура канала данных) . Терминальным оборудованием может служить компьютер , оконечным оборудованием обычно служит модем .
Передача сигнала осуществляется символами . Каждый символ представляет собой определённое состояние сигнала в линии, множество таких состояний конечно. Таким образом, символ передаёт некоторое количество информации, обычно один или несколько бит.
Число передаваемых символов в единицу времени называется скоростью манипуляции или символьной скоростью (baud rate). Она измеряется в бодах (1 бод = 1 символ в секунду). Количество информации, передаваемое в единицу времени, называется скоростью передачи информации и измеряется в битах в секунду . Существует распространённое заблуждение, что бит в секунду и бод - это одно и то же, но это верно, только если каждый символ передаёт только один бит, что бывает не очень часто.
Преобразование данных в форму пригодную для передачи по линии/каналу связи называется модуляцией .
Следующие технологии находят применение в цифровой связи:
Кодирование источника связано с задачей создания эффективного описания исходной информации. Эффективное описание допускает снижение требований к памяти или полосе частот, связанных с хранением или передачей дискретных реализаций исходных данных. Для дискретных источников способность к созданию описаний данных со сниженной скоростью передачи зависит от информационного содержимого и статистической корреляции исходных символов. Для аналоговых источников способность к созданию описаний данных со сниженной скоростью передачи (согласно принятому критерию точности) зависит от распределения амплитуд и временной корреляции сигнала источника. Целью кодирования источника является получение описания исходной информации с хорошей точностью при данной номинальной скорости передачи битов или допуск низкой скорости передачи битов, чтобы получить описание источника с заданной точностью.
Любая система связи подвержена воздействию шумов и особенностей линий и каналов связи (и как следствие возникновению искажений), которые могут привести к неправильному приёму сигнала. Для борьбы с возникающими при этом ошибками в сигнал вводится специальным образом сконструированная избыточность, что позволяет принимающей стороне обнаружить, а в некоторых случаях и исправить определённое число ошибок. Существует большое количество помехоустойчивых (ПУ) кодов, различающихся избыточностью, обнаруживающей и исправляющей способностью.
Основные классы помехоустойчивых кодов:
Модуля́ция (лат. modulatio - размеренность, ритмичность ) - процесс изменения одного или нескольких параметров высокочастотного несущего колебания по закону низкочастотного информационного сигнала(сообщения).
Передаваемая информация заложена в управляющем (модулирующем) сигнале, а роль переносчика информации выполняет высокочастотное колебание, называемое несущим(модулируемым). Модуляция, таким образом, представляет собой процесс «посадки» информационного колебания на заведомо известную несущую с целью получения нового, модулированного сигнала.
В результате модуляции спектр низкочастотного управляющего сигнала переносится в область высоких частот. Это позволяет при организации вещания настроить функционирование всех приёмо-передающих устройств на разных частотах с тем, чтобы они «не мешали» друг другу.
В качестве несущего могут быть использованы колебания различной формы (прямоугольные, треугольные и т. д.), однако чаще всего применяются гармонические колебания. В зависимости от того, какой из параметров несущего колебания изменяется, различают вид модуляции (амплитудная, частотная, фазовая и др.). Модуляция дискретным сигналом называется цифровой модуляцией или манипуляцией.
