Методические указания к выполнению практических работ По дисциплине: Основы телекоммуникаций в рамках основной образовательной программы по специальности СПО 11.02.10 Радиосвязь, радиовещание и телевидение (стр. 4 )

Цель работы: Изучить структурную схему многоканальной системы передачи с частотным разделением каналов.

Иерархия и особенности цифровых систем передачи

Цифровые системы передачи (ЦСП) находят все более широкое распространение на сетях связи. При этом наибольшее внимание уделяется системам с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ) и временным разделением каналов (ВРК). В настоящее время в нашей стране освоен серийный выпуск аппаратуры ИКМ-15, ИКМ-30, ИКМ-120, ИКМ-480 и ИКМ-1920, аппаратуры цифровой передачи сигналов звукового вещания (АЦВ) и кодово-импульсной телеграфии (КИТ).

Интенсивное развитие ЦСП объясняется существенными достоинствами этих систем по сравнению с аналоговыми системами передачи; высокой помехоустойчивостью; слабой зависимостью качества передачи от длины линии связи; стабильностью электрических параметров каналов связи; эффективностью использования пропускной способности при передаче дискретных сообщений; возможностью построения интегральной цифровой сети связи (ИЦСС); высокими технико-экономическими показателями и др.

Представление информации в цифровой форме – в виде последовательности импульсов с малым числом разрешенных уровней и детерминированной частотой следования – позволяет осуществлять регенерацию (восстановление) этих импульсов, что резко снижает влияние помех и искажений на качество передачи информации. Малый удельный вес устройства обработки сигнала в аналоговой форме и отсутствие влияния загрузки ЦСП в целом на параметры отдельного канала позволяют существенно повысить стабильность электрических параметров каналов. Передача и коммутация сигналов в цифровой форме способствуют реализации всего аппаратурного комплекса сети связи на чисто электронной цифровой основе, т. е. обеспечивается построение интегральной цифровой сети связи (ИЦСС). Широкое применение интегральных схем и высокая степень унификации узлов позволяют повысить надежность, упростить производство и эксплуатацию ЦСП.

Для выбора оптимального числа каналов и унификации требований к системам цифровой связи возникла необходимость в разработке иерархии цифровых систем передачи (по аналогии с иерархией стандартных частотных групп в аналоговых системах с ЧРК). Цифровые системы передачи строятся по иерархическому принципу, предусматривающему формирование групповых цифровых потоков путем объединения сигналов систем передачи более низкого уровня. Они должны обеспечить передачу всех видов аналоговой и дискретной информации, взаимодействие с действующими системами передачи и коммутации, простое объединение, разделение и транзит передаваемых сигналов и т. д.

В настоящее время ЦСП, разработанные в нашей стране, соответствуют так называемой европейской иерархии (рис. 3.1), рекомендованной МККТТ.

Иерархия основывается на первичной ЦСП (ПЦСП) типа ИКМ-30 со скоростью передачи группового сигнала 2048 кбит/с. В этих системах осуществляется восьмиразрядное кодирование аналоговых телефонных сигналов 30 каналов ТЧ. Возможны и модификации ПЦСП (например, системы с дельта-модуляцией на 40 ... 60 телефонных каналов, системы, осуществляющие цифровую передачу сигнала стандартной 12-канальной первичной группы частот, имеющей исходный спектр 60 ... 102 кГц, и др.), но при этом скорость передачи группового цифрового сигнала всегда сохраняется равной 2048 кбит/с.

Вторичные ЦСП (ВЦСП) имеют скорость передачи группового сигнала 8448 кбит/с и по принципу построения могут быть следующих видов:

с объединением цифровых сигналов четырех ПЦСП (см. рис. 3.1), что обеспечивает организацию 120 каналов ТЧ; с непосредственным кодированием 120 аналоговых телефонных сигналов; с кодированием сигнала стандартной 60-каналыюй вторичной группы частот, имеющей исходный спектр 312 ... 552 кГц, и совместной передачей этого сигнала с цифровым потоком одной ПЦСП, что обеспечивает организацию 90 каналов ТЧ.

Рисунок 3.1 - Иерархия цифровых систем передачи

Третичные ЦСП (ТЦСП), скорость группового потока которых равна 34 368 кбит/с, рассчитаны на объединение четырех цифровых сигналов ВЦСП. При этом обеспечивается организация 480 каналов ТЧ. Разновидностью ТЦСП является система, осуществляющая цифровую передачу сигнала стандартной 300-канальной третичной группы частот, имеющей исходный спектр 812...2044 кГц.

Четверичные ЦСП (ЧЦСП), скорость группового потока которых 132 264 кбит/с, осуществляют объединение сигналов четырех ТЦСП, обеспечивая организацию 1920 каналов ТЧ или канала телевизионного вещания.

Пятеричной ЦСП (ПтЦСП), в которой осуществляется объединение четырех сигналов ЧЦСП, соответствует скорость группового сигнала 564 992 кбит/с.

Кроме указанных типов аппаратуры находят применение системы ИКМ-12 со скоростью передачи группового сигнала 704 кбит/с и более совершенная аппаратура ИКМ-15, имеющая скорость передачи 1 024 кбит/с. Последнюю систему часто называют субпервичной, так как путем объединения двух цифровых потоков ИКМ-15 легко получить цифровой поток ПЦСП (1024 × 2 = 2 048 кбит/с).

Аппаратура ИКМ-30

Аппаратура ИКМ-30 предназначена для получения пучков соединительных линий между городскими АТС, городскими и пригородными АТС, между АТС и АМТС.

Аппаратура используется в качестве каналообразующей для ЦСП более высоких порядков (например, ИКМ-120). Разработана также модификация этой аппаратуры ИКМ-30С, предназначенная для организации соединительных линий между сельскими АТС при использовании одночетверочных кабелей КСПП.

Аппаратура обеспечивает организацию 30 каналов ТЧ. Кроме того, при использовании аппаратуры АЦВ в линейном тракте аппаратуры ИКМ-30 может быть организовано четыре канала звукового вещания высшего класса, а при использовании аппаратуры КИТ вместо одного телефонного канала возможна организация восьми каналов передачи дискретной информации с пропускной способностью 8 кбит/с каждый. В каждом из таких каналов возможна организация 15 телеграфных каналов.

В состав комплекса аппаратуры ИКМ-30 входят аналого-цифровое оборудование (АЦО), оконечное оборудование линейного тракта (ОЛТ), необслуживаемый регенерационный пункт (НРП) и комплект контрольно-эксплуатационных устройств. Длина регенерационного участка (расстояние между соседними НРП) в зависимости от типа кабеля составляет 1,5 ... 2,7 км, а общее число последовательно включенных НРП не превышает 40. Максимальная длина линейного тракта 60 ... 108 км. Дистанционное питание (ДП), необходимое для работы линейных регенераторов (ЛР), устанавливаемых в НРП, подается по системе «провод – провод» по искусственным цепям от оконечных станций или обслуживаемого регенерационного пункта (ОРП).

В тракте передачи (рис. 3.2) аналоговый информационный сигнал (сигнал ТЧ) и сигналы управления и взаимодействия (СУВ) от АТС поступают на вход согласующего устройства (СУ), где СУВ преобразуются в импульсные последовательности с частотой FСУВ = 500 Гц. Сигнал ТЧ поступает в передатчик (Пер), где усиливается, ограничивается по частоте фильтром нижних частот и с помощью амплитудно-импульсных модуляторов преобразуется в последовательность отсчетов (дискретизируется по времени), т. е. формируется индивидуальный АИМ сигнал.

Рисунок 3.2 - Структурная схема оконечной станции ИКМ-30. Тракт передачи

Выходы всех передатчиков соединяются в одной точке, где образуется групповой АИМ сигнал, соответствующий 30 каналам ТЧ, разделенным во времени. Последнее обеспечивается тем, что модулируемые импульсные последовательности, вырабатываемые в генераторном оборудовании (ГОпер) и имеющие частоту, равную частоте дискретизации Fд = 8 кГц, сдвинуты по времени друг относительно друга на величину, равную длительности одного канального интервала. Затем групповой АИМ сигнал поступает в кодер (Код), где осуществляется квантование сигнала по уровню и кодирование, т. е. преобразование каждого АИМ-отсчета в восьмиразрядную двоичную комбинацию соответствующей структуры. Так как число разрядов в кодовой комбинации m = 8, а код двоичный, общее число возможных комбинаций различной структуры (с различными взаимным расположением 1 и 0) будет равно 28 = 256. Работа кодера осуществляется под управлением импульсной последовательности с тактовой частотой Ft = 2048 кГц, формируемой в ГОпер.

В результате на выходе кодера будет сформирован 30-канальный цифровой сигнал, который поступает на формирователь линейного сигнала (ФЛС), где объединяется с импульсными последовательностями СУВ, с сигналами цикловой и сверхцикловой синхронизации (ЦС и СЦС), а также с сигналами дискретной информации (ДИ). Сигналы синхронизации формируются в блоке ФС, а сигналы дискретной информации поступают на ФЛС после соответствующей обработки в блоке ДИпер.

С выхода ФЛС групповой ИКМ сигнал поступает на преобразователь кода передачи ПКпер, где однополярный двоичный сигнал преобразуется в биполярный сигнал с чередованием полярностей импульсов (ЧПИ), более удобный для передачи по линейному тракту. Этот сигнал через линейный трансформатор (ЛТр) поступает в линию. Через среднюю точку ЛТр в линию подается ток дистанционного питания ДП.

Рисунок 3.3 - Структурная схема оконечной станции ИКМ-30. Тракт приема

На приеме (рис. 3.3) групповой цифровой сигнал, поступающий из линии, через ЛТр подается на станционный регенератор (СР), где восстанавливаются основные параметры импульсов. Восстановленный биполярный ИКМ сигнал в преобразователе кода приема (ПКпр) преобразуется в однополярный и поступает на декодер (Дек). Последний преобразует m-разрядные канальные кодовые комбинации в АИМ-отсчеты, т. е. на выходе декодера формируется групповой АИМ сигнал. Затем в устройстве разделения (УР), которое представляет собой временной коммутатор, происходит разделение группового АИМ сигнала между соответствующими приемниками (Пр), т. е. на выходах УР формируются соответствующие индивидуальные АИМ сигналы. Кроме того, УР выделяет сигналы ДИ и СУВ, которые поступают на блоки ДИпр и СУ соответственно. В приемнике с помощью ФНЧ из спектра индивидуального АИМ сигнала выделяется полезный низкочастотный сигнал, т. е. сигнал ТЧ, который затем усиливается и поступает на выход канала. Декодирование и разделение группового сигнала на приеме обеспечивается генераторным оборудованием приема (ГОпр), которое синхронизируется с ГОпер. Для этой цели в приемном оборудовании размещается приемник синхросигнала (ПСС), который управляет работой ГОпр. Среднее время восстановления циклового синхронизма 2 мс.