Рпом - уровень помехи

 

В системах передачи применяется способ компенсации сигналов повы­шением мощности сигнала в нескольких равномерно расположенных точках тракта. Часть канала связи между соседними промежуточными усилителями называется усилительным участком. Изменение уровней сигнала вдоль маги­страли описывается диаграммой уровней, приведенной на рис. 8.11.

Аппаратура ОУП и НУП служит не только для усиления аналогового сигнала, но и для коррекции (выравнивания) амплитудно-частотных и фазоча­стотных характеристик линейного тракта. Аппаратура НРП и ОРП предназна­чена для восстановления амплитуды, длительности и временного интервала между импульсами сигнала цифровых систем. Расстояние между НУП (НРП) меняется в широких пределах для различных систем передачи и может состав­лять от единиц до десятков (иногда сотни) километров. Как правило, НУП (НРП) представляет собой металлическую камеру, имеющую подземную и на­земную части. В камере размещаются вводно-коммутационное и усилительное (регенерационное) оборудование. Аппаратура ОП и ОУП (ОРП) размещается в зданиях, где постоянно находится технический персонал для ее обслуживания.


Глава 9 Аналоговые системы передачи

 

 

Двусторонняя передача сигналов

К большинству систем связи предъявляется требование обеспечения од­новременной и независимой передачи сигналов в двух направлениях — требо­вание двусторонней связи. Для организации двусторонней связи используются два канала однонаправленного действия, образующих двунаправленный четы­рехпроводный канал(рис. 9.1). Проходящие через однонаправленный канал сигналы усиливаются (SА-Б и SБ-А).

4-проводный канал
Ст. Б
Ст. А
SА-Б
SБ-А
aост
Р У
Р У
Рис. 9.1. Канал двустороннего действия
Двунаправленный двухпроводный канал образуется из четырехпровод­ного при помощи развязывающих устройств(РУ). Зажимы 1-1 РУ называют ли­нейными. Прохождение сигналов от линейных зажимов РУ станции А к линей­ным зажимам РУ станции Б, а также в противоположном направлении пока­заны на рис. 9.1 с помощью сплошной и штриховой линий.

Затухание сигналов между линейными зажимами станций А и Б называ­ется остаточным затуханием двухпроводного канала

аост = а1-2 — SА-Б(Б-А) + a4-1 .

Желательно, чтобы а1-2 и a4-1 были минимальны.

Основная трудность при организации перехода от четырех- к двух­про­водному каналу с помощью РУ состоит в появлении петли обратной связи (ОС). Сигнал, попадая в двухпроводный канал, начинает циркулировать по петле ОС, что приводит к искажениям формы сигналов и в пределе — к са­мовозбуждению канала.

Затухание, которое претерпевает сигнал, проходя от зажимов 4-4 к зажи­мам 2-2 РУ, называется переходным aпер. Затухание по петле ОС, равное сумме всех затуханий и усилений,

aос = aпер1 + aпер2 — SА-Б — SБ-А

носит специальное название — запас устойчивости. Если aос£ 0, то канал не­устойчив и самовозбуждается.

В качестве РУ в современных системах передачи широко используется дифференциальная система (ДС), выполненная на основе симметричного тран­сформатора со средней точкой (рис. 9.2) (полуобмотки II и III идентичны). В состав ДС входит сопротивление Z3, называемое балансным. Оно прибли­женно отражает свойства входного сопротивления абонентской линии.

Z3
Абонентская линия
Zвх
I
II
III
Рис. 9.2. Схема трансформаторной ДС
К ДС предъявляются требования минимального затухания в рабочих на­правлениях и максимального переходного затухания. Данные требования вы­полняются при соблюдении так называемого условия баланса ДС. Условием ба­ланса ДС в направлении 4-4 ® 2-2 является равенство входного сопротивления абонентской линии и балансного сопротивления Zвх=Z3. Условием баланса ДС в направлении 1-1 ® 3-3 является равенство входного сопротивления первой по­луобмотки дифференциального трансформатора и входного сопротивления на­правления приема четырехпроводного канала ZВХ.ТР.=Z4. В случае сбалансиро­ванной ДС мощность входных сигналов, подводимых к зажимам 1-1 и зажимам 4-4, передается на соответствующие выходные зажимы 2-2 и 1-1 не полностью, а лишь частично, и входные сигналы испытывают так называемые рабо­чие затуханияДС а4-1= а1-2 = 10lg2 = 3дБ. В реальных ДС за счет неидеально­сти трансформатора рабочие затухания несколько больше.

Переходное затухание реальной ДС также является конечной величиной. Оно зависит, в основном, от точности равенства входного сопротивления або­нентской линии и балансного сопротивления. Точно выполнить это равенство на практике не представляется возможным, поскольку к одной и той же ДС мо­гут подключаться абонентские линии с существенно различающимися характе­ристиками. В то же время характеристики балансного сопротивления являются постоянной величиной. Балансное сопротивление (балансный контур) обычно выполняется в виде последовательно включенных резистора сопротивлением600Оми конденсатора емкостью1мкФ. Поэтому величина переходного зату­хания реальных ДС обычно не превышает 20...40 дБ.

 

Каналы связи

дБ
Канал ТЧ ←
Канал ТЧ →
дБ
дБ
дБ
дБ
дБ
-13дБ
-13дБ
0дБ
-7дБ
-3,5дБ
-3,5дБ
+4,3дБ
+4,3дБ
дБ - удлинитель
Рис. 9.3. Номинальные измерительные уровни канала
Стандартный канал ТЧ. Канал тональной частоты (ТЧ) или стандартный телефонный канал (СТК) является единицей измерения емкости систем пере­дачи и используется для передачи телефонных сигналов, а также сигналов дан­ных, факсимильной и телеграфной связи. Такой СТК включает в себя двухпро­вод­ное окончание и четырехпроводный тракт.

ДС служит для перехода с четырехпроводного тракта к двухпроводному окончанию. Удлинители в двухпроводном окончании имеют затухание 3,5 дБ и называются транзитными. Характеристики СТК нормируются рекомендациями МСЭ-Т серии М. В нашей стране требования МСЭ-Т уточняют «Нормы на электрические параметры СТК магистральной и внутризоновых первичных се­тей», введенные в действие приказом Министерства связи № 43 от 15.04.96. Рассмотрим основные характеристики СТК.

Нормированные (номинальные) измерительные уро­в­­ни в стандартных точках СТК составляют (рис. 9.3): на входе канала 0 дБ, на выходе транзитного удлинителя минус 3,5 дБ, на входе четырехпроводного тракта минус 13 дБ, на выходе четырехпроводного тракта 4,3 дБ, на входе транзитного удлинителя минус 3,5 дБ и на выходе канала минус 7 дБ. Входное Zвх и выходное Zвых со­противления СТК равны 600 Ом. Отклонение входного и выходного сопротив­лений от номинального ZН оценивается коэффициентом отражения

rотр = |(ZН—ZР)/(ZН+ZР)|

или затуханием несогласованности (отражения)

aотр = 10lg|(ZН—ZР)/(ZН+ZР)| ,

где ZР — реальное значение сопротивления. Значение rотр не должно превы­шать 10%.

Остаточное затухание канала. Это есть величина, равная разности суммы затуханий и суммы усилений в канале:

aост = Sa + SS .

Остаточное затухание канала ТЧ составляет 7 дБ. Максимальное отклонение во времени на одном транзитном участке не должно превышать 2,2 дБ с вероятно­стью 0,95.

Эффективно передавае­мая полоса частот СТК — полоса, на крайних частотах которой (0,3 и 3,4 кГц) остаточное затухание на 8,7 дБ превы­шает ос­таточное затухание на частоте 800 Гц. Частотная характеристика отклонения СТК от номинала 7 дБ должна оставаться в пределах шаблона (рис. 9.4) при максимальном числе транзитов, т.е. при 12 переприемных участках.

aост, дБ
f, кГц
0,3
0,4
0,6
0,8
2,4
3,0
3,4
2,2
4,3
8,7
-2,2
Рис. 9.4. Шаблон отклонения остаточного затухания аналогового СТК
Фазочастотные искажения не являются столь существенным при передаче речи. Но так как каналы ТЧ используются также для передачи данных и факси­мильной связи, большие фазочастотные искажения недопустимы. Поэтому нормируется отклонение группового времени передачи (ГВП) от его значении на частоте 1900 Гц на одном транзитном участке длиной 2500 км (рис. 9.5).

Коэффициент нелинейных искажений СТК на одном транзитном участке не должен превышать 1,5% (1%по третьей гармонике) при номинальном уровне передачи тока частотой 800 Гц. Амплитудная характеристика при этом нормируется следующим образом: остаточное затухание канала на одном тран­зитном участке должно оставаться постоянным с точностью 0,3 дБ при измене­нии уровня измерительного сигнала от минус17,5 дБ до плюс

Рис. 9.5. Допустимые отклонения ГВП СТК
ГВП, мс
3,0
f, кГц
2,5
0,4
2,0
1,5
1,0
0,5
0,8
1,4
2,0
2,4
3,0
3,3
3,5 дБ в точке с нулевым измерительным уров­­нем на любой частоте в пределах 0,3…3,4 кГц. При повышении уровня измерительного сигналадо 8,7 и 20 дБ остаточное за­тухание должно уменьшиться не ме­нее чем на 1,75 и 7,8 дБ соответственно.

Помехи в СТК. На выходе СТК кроме информационного сигнала присут­ствуют помехи, которые определяются на приемном конце в точке с относи­тельным уровнем минус 7 дБ. Средняя величина псофометрического (взвешен­ного) напряжения помех в канале в течение любого часа на одном переприем­ном участке длиной 2500 км не должна превышать1,1 мВ псоф (10000 пВт псоф в точке относительного нулевого уровня).

СТК, организованные с помощью цифровых и оптических систем пере­дачи, являются более высококачественными. Поэтому ряд характеристик циф­ровых СТК имеют следующие отличия. Нормы на амплитудно-частотные ис­кажения заданы МСЭ-Т в виде шаблона (рис. 9.6). Если сравнить допустимые отклонения остаточных затуханий цифровых и аналоговых каналов ТЧ, можно отметить, что нормы для цифровых каналов более жесткие. То же можно ска­зать и о фазочастотных искажениях(рис. 9.7).

Рис. 9.6. Шаблон отклонения остаточного затухания цифрового СТК
aост, дБ
f, кГц
1,0
2,0
3,0
0,5
1,0
1,5
-0,5
Для цифровых СТК вводится дополнительная характеристика, которая оценивает шумы квантования. Эта характеристика задается в виде зависимо­сти отношения сигнал/шум(ОСШ) от уровня сигнала (рис. 9.8).

Широкополосные каналы. Современные системы передачи позво­ляют кроме СТК организовать каналы с более высокой пропускной спо­собностью. Увеличение пропускной способности достигается рас­шире­ни­ем ЭППЧ, причем широкополосные каналы образуются объединением нескольких СТК.

В настоящее время аналоговые системы передачи предусматривают обра­зование следующих широкополосных каналов:

1. предгруппового канала с полосой частот 12...24 кГц взамен трех СТК;

2. первичного канала 60..108 кГц взамен 12 СТК;

3. вторичного канала 312..552 кГц взамен 60 СТК;

4. третичного канала 812..2044 кГц взамен 300 СТК.

Кроме перечисленных каналов в системах передачи формируются каналы ве­щания и телевидения (со звуковым вещанием).

 

Формирование стандартных групповых сигналов

Рис. 9.7. Шаблон на допустимую неравномерность ГВП цифрового СТК
ГВП, мс
f, кГц
1,0
2,6
3,0
0,1
0,6
0,2
0,3
0,4
0,5
Для организации по одной линии передачи большого числа каналов в ана­логовых системах передачи используют метод ЧРК и АМ для формирования отдельных канальных сигналов. Как отмечалось ранее, наиболее сложным бло­ком амплитудных модуляторов и демодуляторов является полосовой фильтр.

В ряде случаев (при высоких значениях несущей частоты) ширина поло­сы расфильтровки оказывается настолько малой, что выполнение высокодоб­ротных фильтров оказывается затруднено, а иногда невозможно. В таких случа­ях, по экономическим соображениям, и, в том числе, с целью уменьшения коли­чества типов используемых фильтров, объединение канальных сигналов в груп­повой осуществляется методом многократного преобразования частоты.

Рис. 9.8. Зависимость отношения сигнал/шум квантования от уровня сигнала
ОСШ, дБ
-5
-15
-25
-35
-45
p, дБ
При многократном преобразовании (рис. 9.9) сигнал проходит последо­ва­тельно через несколько преобразователей частоты (ПЧ) с различными несу­щими частотами. Абсолютная ширина полосы расфильтровки на выходе каж­дого последующего ПЧ больше, чем на выходе предыдущего, что позволяет увеличивать значение несущих частот без уменьшения относительной ширины полосы расфильтровки.

Однако, общее число преобразователей и, следовательно, общее число разнотипных фильтров оказывается очень большим. В N-канальной системе число фильтров и их типов равно Nn, где n — число ступеней преобразования. Число фильтров и их типов можно уменьшить, если дополнить многократное преобразование групповым, при котором преобразованию подвергается группо­вой сигнал.

ПЧ1
ПФ
ПФ
ПФ
ПЧ2
ПЧN
< … <
Рис. 9.9. Многократное преобразование частоты
С этой целью N каналов разбивается на m групп по K каналов, т.е. Km = N. В каждой группе сигнал каждого канала подвергается индивидуаль­ному преоб­­разованию с помощью несущих частот wН1, wН2,..., wНК (рис. 9.10). Во всех группах преобразование однотипно, поэтому на выходе каждой группы обра­зуется один и тот же спектр частот.

Полученные групповые спектры подвергаются затем групповому преоб­разованию с несущими wГР1, wГР2,..., wГРm, так что после объединения преобра­зованных групповых сигналов образуется спектр частот N каналов. В рассмат­риваемом случае общее число фильтров равно N + mnГР, а число типов филь­т­ров сокращается до K + mnГР, где nГР — число групповых ступеней преоб­разо­вания.

ПЧ2
ПФ
ПФ
ПФ
ПФ
ПФ
ПФ
ПФ
ПФ
ПФ
ПФ
ПФ
ПФ

 

 


Рис. 9.10. Групповое преобразование частоты

 

Таким образом, применение многократного и группового преобразования позволяет унифицировать фильтровое оборудование системы, т.е. уменьшить его разнотипность. Такая унификация повышает технологичность изготовления узлов аппаратуры и, в конечном счете, удешевляет ее. Кроме того, применение группового преобразования и стандартизации методов формирования групп ка­налов позволяет унифицировать часть оборудования различных систем. По этой причине МСЭ-Т были стандартизированы следующие основные группы каналов.

Первичная группа (ПГ) — 12 СТК, спектр 60...108 кГц. Образуется одно­кратным преобразованием с помощью несущих частот 64, 68, 72, .., 108 кГц или двукратным преобразованием с помощью образования 4 трехканальных групп на несущих 2, 16, 20 кГц и их последующего преобразования на несущих 84, 96, 108, 120 кГц.

Вторичная группа (ВГ) — 60 СТК, спектр 312...552 кГц. Образуется из 5 ПГ с помощью несущих 420, 468, 516, 564, 612 кГц. Возможность параллельной работы фильтров обеспечивается их подключением через развязывающий блок параллельной работы первичных групп (ПРПГ).

Третичная группа (ТГ) — 300 СТК, спектр 812...2044 кГц. Образуется из 5 ВГ с помощью несущих (1364+(n-1)´248) кГц, где n — номер ВГ в спектре ТГ.

Четверичная группа (ЧГ) — 900 СТК, спектр 8516..12388 кГц. Образуется из 3 ТГ. Может также формироваться из 15 ВГ.

Совокупность преобразовательного оборудования всех групп носит на­звание каналообразующей аппаратуры. Ее назначение заключается в преобра­зовании индивидуальных сигналов в групповой сигнал одной из стандартных групп. Использование каналообразующей аппаратуры позволяет строить око­нечную аппаратуру систем передачи различной емкости на основе стандарт­ного преобразовательного оборудования и, следовательно, создавать унифици­рованное техническое оборудование.

 

Основные узлы систем передачи

Основной тип преобразователя частоты, применяемый в СП с ЧРК, пред­ставляет собой амплитудный модулятор с полосовым фильтром, включенным на его выходе. Фильтр выделяет одну из боковых полос частот в спектре вы­ходного сигнала модулятора и подавляет на 65...70 дБ неиспользуемую полосу частот. Генераторное оборудование СП с ЧРК предназначено для получения колебаний индивидуальных и групповых несущих частот, а также контрольных частот. Каждое из этих колебаний должно удовлетворять ряду требований, важнейшими из которых являются стабильность частоты и амплитуды, помехо­защищенность, надежность.

ГГ
ДЧ
kf0
pf0
gf0
mf0
ПФ
ПФ
ПФ
ПФ
ЗГ
m
n
Рис. 9.11. Структурная схема генераторного оборудования
В современных СП все колебания несущих и контрольных частот выраба­тываются в генераторном оборудовании (ГО), содержащем (рис. 9.11): задаю­щий генератор (ЗГ), аналоговые умножители частоты в виде генераторов гар­моник (ГГ), делитель частоты (ДЧ), узкополосные фильтры (ПФ), выделяющие соответствующие гармоники kf0, mf0, pf0, gf0 и т.д., усилители, обеспечивающие необходимую мощность несущих и контрольных частот.

Стабильность и точность частоты ЗГ устанавливается на основе требова­ний МСЭ-Т по допустимому сдвигу частот в СТК при прохождении двух стан­ций, который не должен превышать 1 Гц. Для получения высокой стабильности частоты ЗГ стабилизируется кварцевым резонатором, помещенным в термостат. Колебания, вырабатываемые ГО, должны быть защищены от помех, особенно от гармоник частоты напряжения питающей сети 50 Гц.

В большинстве аналоговых СП предусмотрено 100%-ное резервирование узлов ГО, причем переключение на резервное оборудование, как правило, про­исходит автоматически.

 

Методы организации двусторонних трактов

Различают две основные схемы организации двусторонних тактов.

Рис. 9.12. Однополосный четырехпроводный линейный тракт
N
f1…f2
Пр
Пер
Пер
Пр
f1…f2
N
N
N
Однополосная четырехпроводная (рис. 9.12). Линейные тракты имеют совпадающие спектры. При использовании симметричных кабелей во избежа­ние значительных взаимных влияний линейные тракты размещаются в различ­ных кабелях. Такая схема называется двухкабельной. При использовании коак­сиаль­ного кабеля взаимные влияния практически отсутствуют, поэтому коакси­альные пары могут размещаться в одном кабеле. Такая схема называется одно­ка­бе­ль­ной.

Двухполосная двухпроводная схема (рис. 9.13). Используется один и тот же ли­нейный тракт. При этом связь в противоположных направлениях передачи организуется в разных полосах частот при помощи пары направляющих фильт­ров ФВЧ и ФНЧ.

 

N
f1f2
N
N
N
Пер
ФНЧ
ФВЧ
Пр
ФНЧ
ФНЧ
ФНЧ
Пр
ФВЧ
ФВЧ
ФВЧ
Пер
f1f2
f1f2
f3f4
f3f4
f3f4

 

 


Рис. 9.13. Двухполосный двухпроводный линейный тракт


Глава 10 Цифровые системы передачи. Плезиохронная цифровая иерархия

 

 

Особенности построения цифровых систем передачи (ЦСП)

Основной тенденцией развития телекоммуникаций во всем мире является цифровизация сетей связи, предусматривающая построение сети на базе циф­ро­вых методов передачи коммутации. Это объясняется следующими сущест­­вен­ными преимуществами цифровых методов передачи перед аналоговыми.

Высокая помехоустойчивость. Представление информации в цифровой форме позволяет осуществлять регенерацию (восстановление) этих символов при передаче их по линии связи, что резко снижает влияние помех и искажений на качество передачи информации.

Слабая зависимость качества передачи от длины линии связи. В преде­лах каждого регенерационного участка искажения передаваемых сигналов ока­зываются ничтожными. Длина регенерационного участка и оборудование реге­нератора при передаче сигналов на большие расстояния остаются практически такими же, как и в случае передачи на малые расстояния. Так, при увеличении длины линии в 100 раз для сохранения неизменным качество передачи инфор­мации достаточно уменьшить длину регенерационного участка лишь на не­сколько процентов.

Стабильность параметров каналов ЦСП. Стабильность и идентичность параметров каналов (остаточного затухания, частотной и амплитудной характе­ристик и др.) определяются в основном устройствами обработки сигналов в аналоговой форме. Поскольку такие устройства составляют незначительную часть оборудования ЦСП, стабильность параметров каналов в таких системах значительно выше, чем в аналоговых. Этому также способствует отсутствие в ЦСП влияния загрузки системы на параметры отдельных каналов.

Эффективность использования пропускной способности каналов для пе­ре­дачи дискретных сигналов. При вводе дискретных сигналов непосредственно в групповой тракт ЦСП скорость их передачи может приближаться к ско­рости передачи группового сигнала. Если, например, при этом будут использоваться временные позиции, соответствующие только одному каналу ТЧ, то скорость передачи будет близка к 64 кбит/с, в то время как в аналоговых системах она обычно не превышает 33,6 кбит/с.

Возможность построения цифровой сети связи. Цифровые системы пе­редачи в сочетании с цифровыми системами коммутации являются основой цифровой сети связи, в которой передача, транзит и коммутация сигналов осу­ществляются в цифровой форме. При этом параметры каналов практически не зависят от структуры сети, что обеспечивает возможность построения гибкой разветвленной сети, обладающей высокими надёжностными и качественными показателями.

Высокие технико-экономические показатели. Передача и коммутация сигналов в цифровой форме позволяют реализовывать оборудование на единых аппаратных платформах. Это позволяет резко снижать трудоемкость изготов­ления оборудования, значительно снижать его стоимость, потребляемую энер­гию и габариты. Кроме того, существенно упрощается эксплуатация систем и повышается их надежность. Требования к ЦСП представлены в рекомендациях МСЭ-Т серии G.

 

Иерархии цифровых систем передачи

Структура первичной сети предопределяет объединение и разделение по­токов передаваемой информации, поэтому используемые в ней системы пере­дачи строятся по иерархическому принципу. Применительно к цифровым сис­темам этот принцип заключается в том, что число каналов ЦСП, соответствую­щее данной ступени иерархии, больше числа каналов ЦСП предыдущей сту­пени в целое число раз.

Аналоговые системы передачи с ЧРК также строятся по иерархическому принципу, но в отличие от ЦСП для них ступенями иерархии являются не сами системы передачи, а типовые группы каналов. Цифровая система передачи, со­ответствующая первой ступени иерархии, называется первичной; в этой ЦСП осуществляется прямое преобразование относительно небольшого числа пер­вич­ных сигналов в первичный цифровой поток. Системы передачи второй сту­пени иерархии объединяют определенное число первичных потоков во вторич­ный цифровой поток и т.д.

Таблица 10.1

Уровень иерархии Европа Северная Америка Япония
Скорость, Мбит/с Коэфф. мультипл. Скорость, Мбит/с Коэфф. мультипл. Скорость, Мбит/с Коэфф. мультипл.
0,064 - 0,064 - 0,064 -
2,048 1,544 1,544
8,448 6,312 6,312
34,368 44,736 32,064
139,264     97,728

 

В рекомендациях МСЭ-Т представлено два типа иерархийЦПС: плези­о­хронная цифровая иерархия (ПЦИ) и синхронная цифровая иерар­хия (СЦИ). Первичным сигналом для всех типов ЦСП является цифровой поток со скоро­стью передачи 64 кбит/с, называемый основным цифровом каналом(ОЦК).

Для объединения сигналов ОЦК в групповые высокоскоростные цифро­вые сигналы используется рассмотренный ранее принцип временного разделе­ния каналов. Появившаяся исторически первой плезиохронная цифровая иерар­хия имеет европейскую, североамериканскую и японскую разновидности(Таб­лица 10.1).

Для цифровых потоков ПЦИ применяют соответствующие обозначения. Для североамериканской и японской ПЦИ применяется обозначение T (иногда DS), для европейской ПЦИ - Е. Цифровые потоки первого уровня обозначаются соответственно Т-1 и E-1, второго Т-2 и Е-2 и т.д. К использованию на сетях связи РФ принята европейская ПЦИ.

 

Европейская плезиохронная цифровая иерархия

Скорости цифровых потоков одной и той же ступени ПЦИ, но обра­зуе­мых ЦСП, расположенными на различных станциях сети, могут несколько от­личаться друг от друга в пределах допустимой нестабильности частот зада­ю­щих генераторов. Именно поэтому рассматриваемая иерархия ЦСП называ­ется плезиохронной. Наличие нестабильности задающих генера­торов требует приня­тия специальных мер при объединении потоков в поток более высокой ступени иерархии, что заметно усложняет эксплуатацию пер­вичной сети связи в целом и снижает ее качественные показатели.

34 Мбит/с
ОАЛТ
ОАЛТ
8 Мбит/с
2 Мбит/с
ОАЛТ – оконечная аппаратура линейного тракта

 


Рис. 10.1. Схема объединения цифровых потоков европейской ПЦИ

 

Принцип объединения и разделения цифровых потоков европейской ПЦИпоказан на рис. 10.1. Очевидно, что оконечные станции должны иметь только половину показанного оборудования. При выделении низкоскоростного потока (например, со скоростью 2 Мбит/с, как показано на рис. 10.1) на промежуточ­ной станции, последняя должна иметь все оборудование, показанное на рис. 10.1.

Принципы синхронизации ЦСП. В плезиохронных ЦСП используется прин­­цип ВРК, поэтому правильное восстановление исходных сигналов на при­еме возможно только при синхронной и синфазной работе генераторного обо­рудования (ГО) на передающей и приемной станциях. Для нормальной ра­боты плезиохронных ЦСП должны быть обеспечены следующие виды син­хро­ни­за­ции:

- тактовая синхронизация обеспечивает равенство скоростей обработки цифровых сигналов в линейных и станционных регенераторах, кодеках и других устройствах ЦСП, осуществляющих обработку сигнала с тактовой частотой Fт;

- цикловая синхронизация обеспечивает корректное разделение и декодиро­ва­ние кодовых групп цифрового сигнала и распределение декодирован­ных отсчетов по соответствующим каналам в приемной части аппара­ту­ры;

- сверхцикловая синхронизация обеспечивает на приеме правильное распре­де­ление сигналов управления и взаимодействия (СУВ) по соответству­ю­щим телефонным каналам. СУВ представляют собой набор сигналов, упра­вляющих работой АТС (набор номера, ответ, отбой, разъединение и пр.).

Нарушение хотя бы одного из видов синхронизации приводит к потере связи по всем каналам ЦСП.

Рис. 10.2. Структурная схема тактовой синхронизации
Линия
Fт
Пер
ЗГ
ЛР
ВТЧ
ВТЧ
ВТЧ
Пр
ЛР
Линия
Линия
Fт
Fт
Fт
Система тактовой синхронизации включает в себя (рис. 10.2) задающий ге­нератор (ЗГ), входящий в состав ГО передающего оборудования оконечной станции (Пер) и вырабатывающий импульсную последовательность тактовой частоты Fт, и устройства выделения тактовой частоты (ВТЧ), устанавливаемые в том оборудовании, где осуществляется обработка сигнала с частотой Fт: в ли­нейных регенераторах (ЛР) и приемном оборудовании (Пр) оконечной стан­ции.

Наиболее распространенным методом выделения тактовой частоты явля­ется метод пассивной фильтрации, который состоит в том, что из спектра груп­пового цифрового сигнала с помощью ВТЧ, содержащего высокодобротные ре­зонансные контуры, фильтры-выделители или избирательные усилители, выде­ляется тактовая частота. Этот способ характеризуется простотой реализации ВТЧ, но имеет существенный недостаток: стабильность выделения тактовой частоты зависит от стабильности параметров фильтра-выделителя и структуры цифрового сигнала (при появлении длинных серий нулей или кратковременных перерывов связи затрудняется процесс выделения тактовой частоты).

Перспективным для высокоскоростных ЦСП, но более сложным, является способ тактовой синхронизации с применением устройств автоподстройки час­тоты генератора тактовой частоты приемного оборудования (способ активной фильтрации).

Цикловая синхронизация осуществляется следующим образом. На пере­дающей станции в состав группового цифрового сигнала в начале цикла вво­дится цифровой синхросигнал (СС). На приемной станции устанавливается при­емник синхросигнала (ПСС), который выделяет цикловый синхросигнал из груп­пового цифрового сигнала и тем самым определяет начало цикла передачи. Цикловый синхросигнал должен обладать определенными отличительными приз­наками, в качестве которых используется заранее определенная и неиз­мен­ная структура синхросигнала (например, 0011011 в ЦСП ИКМ-30). Групповой цифровой сигнал в силу случайного характера информационных сигналов та­кими свойствами не обладает.

К системе цикловой синхронизации предъявляются следующие требова­ния:

· время вхождения в синхронизм при первоначальном включении аппара­туры и время восстановления синхронизма при его нарушении должно быть минимально возможным;

· приемник синхросигнала должен обладать высокой помехоустойчи­во­стью, т.е. иметь защиту от установления ложного синхронизма и от лож­но­го выхода из синхронизма;

· число символов синхросигнала и частота повторения должны быть ми­ни­мально возможными.

Эти требования носят противоречивый характер, поэтому приходится принимать компромиссные решения.

Схемы ПСС (рис. 10.3) обычно включают в себя блоки обнаружения СС на основе схем совпадения, счетчики обнаружения СС в данной временной по­зиции, счетчики-накопители по входу в синхронизм и выходу из синхронизма. Работа системы сверхцикловой синхронизации, как и работа системы цикловой синхронизации, основана на сверхциклового синхросигнала (СЦС) в одном из циклов сверхцикла. Принцип работы приемника СЦС аналогичен работе ПСС.

Генераторное оборудование ЦСП. Все процессы обработки сигналов в ЦСП строго регламентированы по времени. Последовательность обработки сиг­нала в оборудовании ЦСП задается генераторным оборудованием. ГО обеспе­чивает формирование и распределение всех импульсных последовательностей, управляющих процессами преобразования сигналов в ЦСП. В ГО передающей станции импульсные последовательности получают путем деления тактовой частоты высокостабильного задающего генератора ЗГ.

Регистр
Схема совпадения
Счётчик входа в синхронизм и выхода из синхронизма
Генераторное оборудование приёмной станции
Биты СС
Групповой сигнал
Текущая временная позиция СС
Установка или подтверждение временной позиции СС
Временная позиция СС ГО
Fц, к остальному оборудованию приёмной станции

 


Рис. 10.3. Структурная схема приемника синхросигнала

 

Обычно предусматриваются следующие режимы работы ГО: внутрен­ней синхронизации, при котором осуществляется работа от высокостабильного автономного ЗГ (с относительной нестабильностью ± 10-5...10-6); внешнего за­пуска, при котором осуществляется работа внешнего ЗГ; внешней синхрониза­ции, при котором осуществляется подстройка частоты ЗГ с помощью ФАПЧ, управляемой внешним сигналом.

Тр = 488 нс
Тсц = 2 мс
Тки = 3,906 мкс
Первичный цифровой поток
Р2
Р1
Р3
Р5
Р4
Р6
Р8
Р7
0/1
0/1
0/1
0/1
0/1
0/1
0/1
0/1
Сверхцикл
Цикл передачи
Канальный интервал одного из информационных каналов
СЦ
СЦ
СЦ
СЦ
СЦ
СЦ
СЦ
Ц0
Ц1
Ц2
Ц7
Ц14
Ц15
КИ1
КИ31
КИ2
КИ3
КИ14
КИ15
КИ17
КИ16
КИ0
КИ30
Тц = 125 мкс

 


Рис. 10.4,a. Структура кадра ЦСП ИКМ-30

 

Структура ГО приемной станции отличается тем, что тактовая частота подается не от ЗГ, а от ВТЧ, и установка ГО приема по циклу и сверхциклу осуществляется с помощью сигналов, поступающих от приемников синхросиг­налов. Рассмотрим структуру кадра передачи ЦСП ИКМ-30 (рис. 10.4). Данный поток называется первичным цифровым потоком и организуется объединением 30-ти информационных ОЦК. Канальные интервалы КИ1-КИ15, КИ17-КИ31 отведены под передачу информационных сигналов. КИ0 и КИ16 — под пере­дачу служебной информации. Интервалы КИ0 в четных циклах предназнача­ются для передачи циклового синхросигнала (ЦСС), имеющего вид 0011011 и занимающего интервалы Р2 — Р8. В интервале Р1 всех циклов передается ин­формация постоянно действующего канала передачи данных (ДИ).

Р2
Р1
Р3
Р5
Р4
Р6
Р8
Р7
0/1
КИ0 в чётных циклах
ДИ
Цикловый синхросигнал
0/1
0/1
0/1
ДИ
Своб. позиц.
Авар. ЦС
Ост. зат.
Свободные позиции
Свободные позиции
КИ0 в нечётных циклах
Рис. 10.4,б. Структура кадра ЦСП ИКМ-30
В нечетных циклах интервалы P3 и Р6 КИ0 используются для передачи информации о потере цикловой синхронизации (Авар. ЦС) и снижении оста­точного затухания каналов до значения, при котором в них может воз­никнуть самовозбуждение (Ост. зат). Интер­валы Р4, Р5, Р7 и Р8 являются свободными, их занимают единичными сигналами для улуч­шения работы выделителей так­товой частоты. В интервале КИ16 нулевого цикла (Ц0) передается сверхцикло­вой синхросигнал вида 0000 (Р1 — Р4), а также сигнал о потере сверхцикловой синхронизации (Р6 — Авар. СЦС). Остальные три разрядных интервала сво­бодны. В канальном интервале КИ16 остальных циклов (Ц1 — Ц15) переда­ются сигналы служебных каналов СК1 и СК2, причем в Ц1 передаются СК для 1-го и 16-го каналов ТЧ, в Ц2 - для 2-го и 17-го и т.д. Интервалы Р3, Р4, Р6 и Р7 сво­бодны.

Рис. 10.4,в. Структура кадра ЦСП ИКМ-30
Р2
Р1
Р3
Р5
Р4
Р6
Р8
Р7
0/1
0/1
0/1
0/1
КИ16 в циклах Ц1…Ц15
СК1
СК3
Сверхцикловый синхросигнал
КИ16 в цикле Ц0
0/1
Своб. позиц.
Авар. ЦС
Свободные позиции
СК2
СК1
СК2
СК3
Принятая структура построения ЦСП ПЦИ реализуется посредством объ­единения и разделения тем или иным способом типовых цифровых потоков. Сущность любого спо­соба объединения заключается в том, что ин­формация, содержащаяся в поступающих по­токах, записывается в запоминающие устрой­ства, а затем поочередно считывается в мо­менты, отводимые ей в объединён­ном потоке.

Различают объединение трех типов потоков: синфазно-синхронных, син­хронных и асинхронных (плезиохронных). В первом случае совпадают не только скорости объединяемых потоков, но и начала их отсчетов. Во втором случае скорости потоков совпадают, но их начала отсчетов произвольно сме­щены друг относительно друга. Это заставляет вводить в объединенный поток специальный синхросигнал, указывающий порядок объединения. После синхро­сигнала передается информация первого объединяемого потока, затем — вто­рого и т. д.

В наиболее общем случае объединения асинхронных (плезиохронных) по­токов в объединенный поток помимо синхросигнала, указывающего порядок объединения, вводится служебная информация, обеспечивающая необходимое согласование скоростей объединяемых потоков. Очевидно, возможны два слу­чая несоответствия скорости записи объединяемого потока и скорости считы­вания объединенного потока:

· скорость считывания превышает скорость записи. В этом случае при­меня­ется так называемый процесс положительного согласования ско­ростей (ПСС), представляющий собой вставку (стаффинг) дополни­тельного бита в объединяемый поток;

· скорость считывания меньше скорости записи. В этом случае применя­ется так называемый процесс отрицательного согласования скоростей (ОСС), представляющий собой передачу отстающего информационного бита вместо одного из служебных.

Операции разделения потоков являются обратными операциям объеди­не­ния: информация объединенного потока записывается в запоминающие устрой­ства, соответствующие исходным потокам, затем считывается со скоростями, равными скоростям объединяемых потоков.

В большинстве случаев объединение потоков осуществляется посим­во­льно (побитно), т.е. считывание информации из запоминающих устройств при объединении происходит по разрядам: вначале считывается и передается раз­ряд первого потока, затем — второго и т.д., после считывания разряда послед­него из объединяемых потоков вновь считывается очередной разряд первого, т.е. цикл повторяется.

Возможно объединение и по группам символов. Например, в объеди­нен­ном потоке можно вначале передать все символы, относящиеся к каналу или циклу передачи первого потока, затем — такую же группу символов второго и т.д. Объединение по группам символов требует увеличения объема памяти опе­ративных запоминающих устройств пропорционально числу объединяемых групп символов.

Структура кадра вторичной ЦСП ПЦИ (ИКМ-120) является типичной для всех высших уровней этой иерархии (рис. 10.5). Цикл передачи имеет длите­ль­ность 125 мкс и состоит из 1056 позиций. Цикл разделен на 4 субцикла, оди­на­ковых по длительности. Первые восемь бит первого субцикла заняты комбина­цией 11100110, представляющий собой цикловой синхросигнал объединенного потока.

 

Цикловый синхросигнал Побитно объединённая информация 4 исходных потоков
1-ые символы КСС Служебная связь Побитно объединённая информация 4 исходных потоков
2-ые символы КСС Данные Ав. Выз. Побитно объединённая информация 4 исходных потоков
3-ьи символы КСС Дополнительная информация при ОСС Вставки при ПСС Побитно объединённая информация 4 исходных потоков
                                   

 

Рис. 10.5. Структура кадра ЦСП ИКМ-120

 

Первые четыре бита второго субцикла заняты первыми символами ко­манд согласования скоростей (КСС), а следующие четыре — сигналами слу­жебной связи. Вторые и третьи символы КСС занимают первые четыре бита третьего и четвертого субциклов. Биты 5…8 третьего субцикла используются для передачи сигналов данных (два бита), аварийных сигналов и вызова по ка­налу служебной связи (по одному биту). В битах 5…8 четвертого субцикла пе­редается информация объединяемых потоков при ОСС. При ПСС исключаются биты 9…12 четвертого субцикла.


Глава 11 Цифровые системы передачи. Синхронная цифровая иерархия

 

 

Наиболее современной технологией, используемой в настоящее время для построения сетей связи, является синхронная цифровая иерархия (СЦИ) (Synchronous Digital Hierarchy — SDH). Она обладает существенными преиму­ществами по сравнению с системами предшествующих поколений, позволяет полностью реализовать возможности волоконно-оптических и радиорелейных линий, создавать гибкие, надежные, удобные для эксплуатации, контроля и управления сети, гарантируя высокое качество связи. Системы СЦИ обеспечи­вают скорости передачи от 155 Мбит/с и выше и могут транспортировать как сигналы существующих ЦСП, так и новых перспективных служб, в том числе широкополосных. Аппаратура СЦИ является программно управляемой и ин­тегрирует в себе средства преобразования, передачи, оперативного переключе­ния, контроля, управления. СЦИ это новые мощные системы передачи, но и не только. Это и принципиальные изменения в сетевой архитектуре, организации управления. Внедрение СЦИ будет иметь далеко идущие последствия и для се­тевых операторов, и для пользователей, и для производителей оборудования.

 

Недостатки ПЦИ

Хотя ЦСП плезиохронной иерархии были значительным шагом в разви­тии связи по сравнению с аналоговыми системами, тем не менее ЦСП ПЦИ присущ ряд недостатков.

Во-первых, наличие трех различных иерархий (европейской, североаме­риканской и японской) крайне затрудняет организацию международной связи.

Во-вторых, в ЦСП ПЦИ затруднен ввод/вывод цифровых потоков в про­межуточных пунктах и возникает парадоксальная ситуация, когда для выделе­ния низкоскоростного потока требуется непропорционально большое количе­ство сложного оборудования. Данный недостаток становится особенно сущест­венным при необходимости частого ввода/вывода цифровых потоков вдоль ма­гистрали.

Кроме того, существенным недостатком ПЦИ является отсутствие средств сетевого автоматизированного контроля и управления, без которых не­возможно создать сеть связи, удовлетворяющую современным требованиям к качеству обслуживания и надежности. Такие средства (в ограниченном объеме) имеются в ПЦИ лишь на уровне линий передачи, однако, они не стандартизо­ваны, поэтому разработанные различными производителями оборудования ПЦИ системы контроля и управления линейных трактов несовместимы. Они не способны осуществлять контроль и управление групповыми трактами «из конца в конец» и тем более всей сетью. При нарушениях синхронизации груп­пового сигнала в ПЦИ сравнительно большое время требуется на многост








Дата добавления: 2016-04-11; просмотров: 816;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.119 сек.