Signālus raksturo to ilgums, spektrālais platums un dinamiskais diapazons. Signāla skaļums tiek izmantots kā vispārināts raksturlielums.Signāla ilgums nosaka tā pastāvēšanas laiku, spektra platums ir frekvenču diapazons, kurā koncentrējas signāla galvenā enerģija. Dinamiskais diapazons raksturo lielākās momentānās signāla jaudas Pmax attiecību pret mazāko pieļaujamo vērtību, kuras vērtību nosaka traucējumu jauda.

Svarīga signālu īpašība ir arī bāze. Signālus sauc par šaurjoslas (vienkāršu) ja un platjoslas (sarežģītu) ja

Elementāros signālus, kas iegūti UPS izejā, izmantojot pozīcijas kodu, var iedalīt šādās grupās:

signāli, kas nodrošina maksimālu trokšņa imunitāti attiecībā pret svārstību troksni deterministiskajos kanālos. Šo signālu enerģija visbiežāk ir vienāda: a skalārajam reizinājumam ortogonāliem signāliem, biortogonāliem signāliem, kuriem m vērtība vienmēr ir vienmērīga, jebkurš no m signāliem vienmēr atbilst vienam pretējam signālam, bet pārējie signāli ir ortogonāli; neortogonālie signāli, kuriem nosacījums ir izpildīts

Signālu piemērs, kas nodrošina maksimālu trokšņu noturību ar deterministisku neizkropļojošu kanālu un aditīvu balto troksni, ir fāzes modulēti signāli un bipolāri signāli. līdzstrāva. Ortogonālie signāli ietver binārās frekvences modulācijas (FM) signālus, ja harmonisko signālu segmentu frekvences ir modulācijas frekvences daudzkārtējas. Biortogonālos signālus izmanto divfāzes modulācijā, kad fāzes modulācijā tiek izmantoti neortogonālie signāli, kad nobīdes starp atsevišķiem signāliem ir, piemēram, 0°, 120° un 240°.

Daudzas reālu signālu analīzes un sintēzes problēmas ir vienkāršotas, jo šos signālus, kas parasti ir sarežģītas formas, var attēlot vienkāršu signālu veidā. Tas ir ērti, lai vēlāk analizētu to pārvietošanos caur noteiktām shēmām. Piemēram, noteiktu signālu var attēlot kā ortogonālu komponentu kopu (elementārie signāli):

un neskaitāmos veidos. Ierakstu (6.1) sauc par vispārinātu Furjē sēriju. Intervāls parāda signāla ilgumu. Tā kā sadalīšanā izmantotā ortogonālo funkciju sistēma ir zināma iepriekš, signālu nosaka šo funkciju svēršanas koeficientu kopa.

Šādas skaitļu kopas sauc par signālu spektriem. Signāla spektru, kas attēlots kā spektrālo komponentu summa (6.1.), sauc par diskrēto.

Ja signāla attēlošanai nepietiek ar diskrētu bāzes funkciju kopu un ir nepieciešama neskaitāma bāzes funkciju kopa, kas atšķiras pēc nepārtraukti mainīga parametra p vērtības, tad signālu attēlo integrāļa formā.

ko sauc par vispārināto Furjē integrāli. Šāda signāla spektru raksturo nepārtraukta mainīgā funkcija (3 un tiek saukta par nepārtrauktu.

Ņemot vērā katra spektra komponenta pāreju lineārā ķēde ar dotajiem raksturlielumiem signāls ķēdes izejā tiek iegūts arī formā (6.1) vai (6.2) ar svēruma koeficientiem vai, vispārīgā gadījumā, atšķiras no aplūkojamās ķēdes raksturlielumiem vai un atkarībā no tiem.

Papildus analīzei PDS teorijā ir nepieciešams atrisināt signālu sintēzes problēmas. Tie var būt divu veidu: strukturālā sintēze - noteiktajām prasībām atbilstošu signālu formas noteikšana; parametriskā sintēze - zināmas formas signālu parametru noteikšana. Ja sintēzes procesā ir nepieciešams nodrošināt vienas vai otras funkcionālās (vai funkcijas) ekstrēmu, kas raksturo sintēzes kvalitāti, tad sintēzi sauc par optimālo.

Praksē plaši tiek izmantotas taisnstūra un sinusoidālas formas signālu sistēmas. Taisnstūra signāli atšķiras viens no otra pēc amplitūdas, ilguma, taisnstūra impulsu skaita un atrašanās vietas vienības intervālā. Elementārie sinusoidālie signāli ir sinusoidālo svārstību segmenti, kas atšķiras viens no otra pēc amplitūdas, frekvences un fāzes.

Pētot vispārināto signālu teoriju, tiek apskatīti šādi jautājumi.

1. Radiotehnikā informācijas pārraidei izmantoto signālu analīzes pamatīpašības un metodes.

2. Galvenie signālu transformāciju veidi kanālu veidošanas procesā.

3. Radioshēmu, caur kurām tiek veiktas darbības ar signālu, konstruēšanas un analīzes metodes.

Radiotehnikas signālus var definēt kā signālus, ko izmanto radiotehnikā. Pēc mērķa radiosignālus iedala signālos:

radio apraide,

televīzija,

telegrāfs,

radars,

radionavigācija,

telemetrija utt.

Visi radio signāli ir modulēti. Veidojot modulētus signālus, tiek izmantoti primārie zemfrekvences signāli (analogie, diskrētie, digitālie).

Analogais signāls atkārto izmaiņu likumu pārraidītajā ziņojumā.

Diskrēts signāls – ziņojuma avots pārraida informāciju noteiktos laika intervālos (piemēram, par laikapstākļiem), turklāt analogā signāla laika iztveršanas rezultātā var iegūt diskrētu avotu.

Digitālais signāls ir ziņojuma parādīšana digitālā formā. Piemērs: mēs iekodējam īsziņu digitālais signāls.

Visas ziņojumu rakstzīmes var iekodēt bināros, heksadecimālos un citos kodos. Kodēšana tiek veikta automātiski, izmantojot kodētāju. Tādējādi koda simboli tiek pārveidoti standarta signālos.

Digitālās datu pārraides priekšrocība ir tā augstā trokšņu noturība. Apgrieztā pārveidošana tiek veikta, izmantojot digitālo-analogo pārveidotāju.

Signālu matemātiskie modeļi

Pētot signālu vispārīgās īpašības, parasti abstrahējas no to fiziskās būtības un mērķa, aizstājot tos ar matemātisko modeli.

Matemātiskais modelis – izvēlētā signāla matemātiskā apraksta metode, atspoguļojot būtiskākās signāla īpašības. Pamatojoties uz matemātisko modeli, ir iespējams klasificēt signālus, lai noteiktu to kopīgās īpašības un fundamentālās atšķirības.

Radiosignālus parasti iedala divās klasēs:

deterministiski signāli,

nejauši signāli.

Deterministisks signāls ir signāls, kura vērtība jebkurā brīdī ir zināms lielums vai to var aprēķināt iepriekš.

Nejaušs signāls ir signāls, kura momentānā vērtība ir nejaušs lielums (piemēram, skaņas signāls).

Deterministisko signālu matemātiskie modeļi

Deterministiskos signālus iedala divās klasēs:

periodiski,

neperiodisks.

Ļaujiet s ( t ) - deterministisks signāls. Periodiskos signālus apraksta ar periodisku laika funkciju:

un atkārtojiet pēc perioda T . Aptuveni t >> T . Pārējie signāli ir neperiodiski.

Impulss ir signāls, kura vērtība noteiktā laika intervālā (impulsa ilgums) atšķiras no nulles ).

Tomēr, aprakstot matemātisko modeli, tiek izmantotas funkcijas, kas definētas bezgalīgā laika intervālā. Tiek ieviests efektīvā (praktiskā) impulsa ilguma jēdziens:

.

Eksponenciāls impulss.

Piemēram: eksponenciālā impulsa efektīvā ilguma definēšana kā laika intervāls, kurā signāla vērtība samazinās par koeficientu 10. Nosakiet modeļa efektīvo impulsa ilgumu:

Signāla enerģētiskās īpašības . Momentānā jauda ir signāla jauda ar pretestību 1 omi:

.

Neperiodiskam signālam mēs ieviešam enerģijas jēdzienu ar pretestību 1 Ohm:

.

Periodiskajam signālam tiek ieviests vidējās jaudas jēdziens:

Signāla dinamiskais diapazons tiek definēts kā maksimuma attiecība P ( t ) līdz šim minimumam P ( t ) , kas ļauj nodrošināt noteiktu pārraides kvalitāti (parasti izteikta dB):

.

Runātāja mierīgās runas dinamiskais diapazons ir aptuveni 25...30 dB, simfoniskajam orķestrim līdz 90 dB. Izvēloties vērtību P min saistībā ar traucējumu līmeni:
.

5.1 Sakaru sistēma

Sakaru sistēma tiek saprasta kā ierīču un vides kopums, kas nodrošina ziņojumu pārsūtīšanu no sūtītāja līdz adresātam. Kopumā vispārinātu sakaru sistēmu attēlo blokshēma.

1.attēls – Vispārējā sakaru sistēma

Raidītājs ir ierīce, kas nosaka un ģenerē sakaru signālu. Uztvērējs ir ierīce, kas pārveido saņemto sakaru signālu un atjauno sākotnējo ziņojumu. Traucējumu ietekme uz noderīgo signālu izpaužas faktā, ka saņemtais ziņojums uztvērēja izejā nav identisks pārraidītajam.

Komunikācijas kanāls tiek saprasts kā kopums tehniskās ierīces, nodrošinot neatkarīgu pārraidi no šīs ziņas pa kopīgu sakaru līniju atbilstošu sakaru signālu veidā. Sakaru signāls ir elektrisks traucējums, kas unikāli parāda ziņojumu.

Sakaru signāliem ir ļoti dažādas formas un tie atspoguļo laika mainīgo spriegumu vai strāvu.

Risinot komunikācijas teorijas praktiskas problēmas, signālu raksturo skaļums, kas vienāds ar tā trīs raksturlielumu reizinājumu: signāla ilgums, spektra platums un signāla vidējās jaudas pārsniegums pār traucējumiem. Šajā gadījumā . Ja šos raksturlielumus izvērš paralēli Dekarta sistēmas asīm, tad tiks iegūts paralēlskaldņa tilpums. Tāpēc produktu sauc par signāla skaļumu.

Signāla ilgums nosaka tā pastāvēšanas laika intervālu.

Signāla spektra platums ir frekvenču intervāls, kurā atrodas signāla ierobežotais frekvenču spektrs, t.i. .

Sakaru kanāls pēc savas fiziskās būtības spēj efektīvi pārraidīt tikai signālus, kuru spektrs atrodas ierobežotā frekvenču joslā ar pieņemamu jaudas izmaiņu diapazonu.

Turklāt saziņas kanāls tiek nodrošināts ziņojuma sūtītājam uz ļoti noteiktu laiku. Līdz ar to pēc analoģijas ar signālu komunikācijas teorijā tika ieviests kanāla kapacitātes jēdziens, kas definēts: ; .

Nepieciešams nosacījums signāla pārraidīšanai ar skaļumu pa sakaru kanālu, kura jauda ir vienāda ar , ir vai . Signāla fiziskās īpašības var mainīt, bet viena no tām samazināšanos pavada otra palielināšanās.

5.2.2. Joslas platums un pārraides ātrums

Joslas platums ir maksimālais iespējamais informācijas pārsūtīšanas ātrums. Maksimālā caurlaidspēja ir atkarīga no kanāla joslas platuma, kā arī no attiecības, un to nosaka pēc formulas . Šī ir Šenona formula, kas ir derīga jebkurai sakaru sistēmai, ja pastāv svārstību traucējumi.

5.2.3. Kanāla frekvences reakcija

Sakaru kanāla frekvences reakcija ir atlikuma vājināšanās atkarība no frekvences. Atlikušais vājinājums ir sakaru kanāla ieejas un izejas līmeņu atšķirība. Ja rindas sākumā ir jauda , bet tās beigās - , tad vājināšanās ne-perēs:

.

Līdzīgi spriegumiem un strāvām:

; .

Signālu var raksturot ar dažādiem parametriem. Vispārīgi runājot, šādu parametru ir ļoti daudz, taču praksē risināmām problēmām ir nozīmīgas tikai neliela daļa no tiem. Piemēram, izvēloties ierīci, ko vadīt tehnoloģiskais process var būt nepieciešamas zināšanas par signāla izkliedi; ja signālu izmanto kontrolei, tā jauda ir būtiska utt. Tiek ņemti vērā trīs galvenie signāla parametri, kas ir būtiski informācijas pārraidīšanai pa kanālu. Pirmais svarīgais parametrs ir signāla pārraides laiks T s. Otra īpašība, kas jāņem vērā, ir jauda P ar signāls, kas tiek pārraidīts pa kanālu ar noteiktu traucējumu līmeni Pz. Jo lielāka vērtība P ar salīdzinot ar Pz, jo mazāka ir kļūdainas uztveršanas iespējamība. Tādējādi interešu attiecība ir P s / P z . Ir ērti izmantot šīs attiecības logaritmu, ko sauc par signāla pārsniegumu pār troksni:

Trešais svarīgs parametrs ir frekvenču spektrs F x. Šie trīs parametri ļauj attēlot jebkuru signālu trīsdimensiju telpā ar koordinātām L, T, F paralēlskaldņa formā ar tilpumu T x F x L x. Šo produktu sauc par signāla skaļumu un apzīmē ar V x

Informācijas kanālu var raksturot arī ar trim atbilstošiem parametriem: kanāla lietošanas laiku T k, kanāla pārraidīto frekvenču joslas platums Fk un kanāla dinamisko diapazonu Dk raksturo tā spēju pārraidīt dažādus signāla līmeņus.

Lielums

sauc par kanāla kapacitāti.

Neizkropļota signālu pārraide iespējama tikai tad, ja signāla apjoms “iekļaujas” kanāla kapacitātē.

Līdz ar to vispārējo nosacījumu signāla saskaņošanai ar informācijas pārraides kanālu nosaka attiecība

Tomēr saistība izsaka nepieciešamu, bet nepietiekamu nosacījumu signāla saskaņošanai ar kanālu. Pietiekams nosacījums ir vienošanās par visiem parametriem:

Informācijas kanālam tiek izmantoti šādi jēdzieni: informācijas ievades ātrums, informācijas pārraides ātrums un kanāla jauda.

Zem informācijas ievades ātrums (informācijas plūsma) I(X) saprot vidējo informācijas daudzumu, kas no ziņojuma avota tiek ievadīts informācijas kanālā laika vienībā. Šo ziņojuma avota raksturlielumu nosaka tikai ziņojumu statistiskās īpašības.

Informācijas pārsūtīšanas ātrums I(Z,Y) – vidējais pa kanālu pārraidītās informācijas apjoms laika vienībā. Tas ir atkarīgs no pārraidītā signāla statistiskajām īpašībām un no kanāla īpašībām.

Joslas platums C ir lielākais teorētiski sasniedzamais informācijas pārsūtīšanas ātrums konkrētam kanālam. Tas ir kanāla raksturlielums un nav atkarīgs no signāla statistikas.

Lai informācijas kanālu izmantotu visefektīvāk, nepieciešams veikt pasākumus, lai informācijas pārraides ātrums būtu pēc iespējas tuvāks kanāla jaudai. Tajā pašā laikā informācijas ievades ātrums nedrīkst pārsniegt kanāla ietilpību, pretējā gadījumā visa informācija netiks pārsūtīta pa kanālu.

Tas ir galvenais nosacījums ziņojuma avota un informācijas kanāla dinamiskai koordinācijai.

Viens no galvenajiem jautājumiem informācijas pārraides teorijā ir informācijas pārraides ātruma un kapacitātes atkarības noteikšana no kanālu parametriem un signālu un traucējumu raksturlielumiem. Šos jautājumus vispirms padziļināti pētīja K. Šenona.

“Daudzkanālu komunikācija pa dzelzceļu. d. transports"

Lekciju piezīmes

studentiemVprotams

SPI specializācija

1. Galvenā informācija par telekomunikāciju sistēmām un tīkliem. 2

1.1. Pamatjēdzieni un definīcijas. 2

1.2. Primārie un sekundārie tīkli. 3

1.3. MVU klasifikācija un attīstības perspektīvas.. 4

2. Tipisku primāro signālu parametri. 6

2.1. Vispārēja primārā signāla parametru sistēma. 6

2.2. Tipisku primāro signālu pamatparametri. 9

2.2.1. Telefona signāls. 9

2.3.3. Faksa signāls. 12

2.3.4. Signāls diskrēta informācija(SDI) 12

2.3.5. TV signāls. 12

3. Signālu laika multipleksēšanas principi. 13

3.1. Visparīgie principi veidošanās galvenais digitālais kanāls. 13

3.2. Analogo signālu pagaidu apvienošana. 13

. 14

. 15

3.3. Digitālo straumju apvienošana. 18

3.3.1. Sinhronā savienošana pa rakstzīmēm. 18

3.3.2. Asinhrono digitālo straumju apvienošana. 21

3.3.3 Ātruma saskaņošanas procedūra. 23

4. Pleziohroniskā digitālā hierarhija. 27

4.1. Pleziohroniskās hierarhijas standarti. 27

4.2. Grupēšana ar divvirzienu ātruma saskaņošanu. 31

4.2.1. Sekundārā digitālā signāla laika grupēšana. 31

4.2.2. Terciārā un kvartārā ciparu signāla laika multipleksēšana. 32

4.3. Grupēšana ar vienvirziena ātruma saskaņošanu. 34

5. E1 TRANSMISIJAS SISTĒMA. 38

5.1. Fiziskais slānis E1. 38

5.1.1. Līnijas kodēšana. 39

5.1.2. Signāla līmeņi elektriskie parametri interfeiss, impulsa forma. 41

5.2. Kanāla līmenis E1. 43

5.2.1. E1 cikliskā un supercikliskā struktūra. 43

5.2.2. Pārraides kļūdu kontroles procedūras. Lieka CRC-4 koda izmantošana. 45

5.3. Tīkla slānis E1. 47

5.4. E1 pārvades sistēmu uzbūve. 49

6. Sinhronā digitālā hierarhija. 51

6.1. SDH un PDH salīdzinājums.. 51

6.2. Sinhronās hierarhijas konstruēšanas iezīmes. 52

6.3. STM-N.. 54 moduļu montāža

6.4. STM-1 transporta moduļa veidošanas noteikumi. 55

6.5. STM-1 moduļa veidošanas process no E1 cilšu plūsmas. 57

6. 6. Virsrakstu un indeksu mērķis. 61

6.7. Sinhrono multipleksoru tehniskās ieviešanas iezīmes. 62

6. 8. Paritātes metodes. 64

6. 9. Rezervācija. 65

1. Vispārīga informācija par telekomunikāciju sistēmām un tīkliem

1.1. Pamatjēdzieni un definīcijas

Daudzkanālu pārraides sistēmas ir lielas un sarežģītas tehniskās sistēmas, kas iemieso vismodernākās zināšanas un tehnoloģijas, kas iegūtas dažādās zinātnes un tehnoloģiju jomās. Lai nodrošinātu kompaktu, bet visaptverošu šo sistēmu aprakstu, ir jāizmanto vispārpieņemti (vēlams starptautiski saskaņoti) termini un dažādu ar šo jomu saistītu objektu, procesu un ierīču definīcijas.

Informācija ir informācijas kopums par jebkuriem notikumiem, parādībām vai objektiem apkārtējā pasaulē. Informācijas pārraidīšanai vai uzglabāšanai tiek izmantotas dažādas zīmes (simboli), kas ir unikāla informācijas attēlošanas forma. Šādas zīmes var būt cilvēka runas vārdi un frāzes noteiktā valodā, rakstītas runas burti un vārdi, žesti un zīmējumi, matemātiski un muzikāli simboli utt. Zīmju kopumu, kas parāda šo vai citu informāciju, sauc par ziņojumu.

Ziņojums var būt elektrisks vai neelektrisks. Vairumā gadījumu ir interesanti ziņojumi, kas nav saistīti ar elektrisko raksturu. Ziņojumu avots un adresāts ir atdalīti ar kādu nesēju, kurā avots rada traucējumus. Tieši šos traucējumus ziņojumus parāda un uztver saņēmējs. Piemēram, sarunas laikā ziņu avots ir cilvēka balss aparāts, vēstījums ir telpā un laikā mainīgs gaisa spiediens – akustiskie viļņi, un adresāts ir cilvēka auss.

Ziņojuma pārsūtīšanas (transportēšanas) procesu no avota adresātam saskaņā ar pieņemtajiem noteikumiem sauc par komunikāciju. Šajā gadījumā tiek izmantots jebkurš ziņojuma materiāla nesējs (papīrs, magnētiskā lente utt.) un/vai fizisks process, kas parāda (nes) pārraidīto ziņojumu. Pēdējo sauc par signālu. Signāla veidu nosaka informācijas pārraides fiziskā procesa raksturs. Signālu sauc par elektrisku, ja fiziskais process ir pārraide elektriskā strāva(spriegums), skaņa - ja tiek izmantota akustisko vibrāciju pārraide utt.

Līdzekļu kopums, kas nodrošina ziņojumu pārraidi no avota līdz adresātam, veido saziņas kanālu.

Ziņojumu pārraidi, izmantojot elektriskos signālus, sauc par telekomunikāciju, attiecīgi sakaru kanāls, kas nodrošina šādu pārraidi, ir telekomunikāciju kanāls.

Lai pārraidītu jebkādus neelektriskus ziņojumus pa telekomunikāciju kanālu, tiem ir jāveic noteiktas transformācijas, kuras veic primārie ziņojumu pārveidotāji (PMT). PPS ir ierīce, kas pārraides punktā ģenerē primāro elektrisko signālu (PES) - elektromagnētisko svārstību, kuras parametru izmaiņas atbilst neelektriska rakstura ziņojumam. PES piemēri ir telefona, telegrāfa, televīzijas, audio apraides un citi signāli. Tipiski PPS ir mikrofons, fotodiode, televīzijas pārraides kamera utt.

Primāro elektrisko signālu var pārraidīt tieši caur fizisku ķēdi, kas satur metāla vadītāju pāri, taču, kā likums, PES tiek veiktas papildu transformācijas. Piemēram, pārraidei pa optiskās šķiedras sakaru līniju TES tiek pārveidots noteikta veida optiskā signālā, virziena pārraidei atklātā kosmosā - augstfrekvences radiosignālā utt. Uztvērēja pusē tiek veikta apgrieztā konversija tiek veikta un TES atkal tiek atjaunots. Pēc tam tas tiek novirzīts uz apgriezto ziņojumu pārveidotāju (IMC), ierīci, kas pārvērš elektrisko signālu neelektriskā ziņojumā. Tipiski OPS ir skaļrunis, LED, TV attēla caurule utt.

Dažādus telekomunikāciju veidus klasificē vai nu pēc pārraidītās PES veida (piemēram, telefons, videotelefons, telegrāfs, faksimils, televīzija utt.), vai arī pēc pārraides līnijas veida (satelīts, optiskā šķiedra, radiorelejs utt.). ), ja telekomunikāciju kanāls ir universāls.

Telekomunikāciju sistēma ir kolekcija tehniskajiem līdzekļiem un izplatīšanas nesēji, kas atbalsta telekomunikāciju signālu pārraidi. Vadu un bezvadu līnijas (vai radiolīnijas) tiek izmantotas kā izplatīšanas līdzeklis.

Vadu līnijas ir līnijas, kurās elektromagnētiskie signāli izplatās telpā pa nepārtrauktu vadošo vidi. Vadu līnijas ietver metāla gaisvadu un kabeļu līnijas, viļņvadus un gaismas vadotnes. Radio saitēs ziņas tiek pārraidītas pa radioviļņiem atklātā kosmosā. Šis saziņas veids nodrošina lielāku diapazonu, ir piemērots mobilajiem avotiem un ziņojumu saņēmējiem, taču ir vairāk pakļauts ārējiem traucējumiem.

1.2. Primārie un sekundārie tīkli

Jēdzieni “primārie un sekundārie tīkli” bija viens no galvenajiem Krievijas savstarpēji savienotā sakaru tīkla (ICN) terminoloģijā (un pirms tam - EASC terminoloģijā) un noteica tā uzbūves arhitektūru.

Primārais tīkls tiek saprasts kā standarta fizisko ķēžu, standarta pārraides kanālu un tīkla ceļu kopums, kas izveidots, pamatojoties uz tīkla mezgliem, tīkla stacijām, primārā tīkla gala ierīcēm un tos savienojošām pārvades līnijām.

Sekundārais tīkls ir definēts kā sekundārā tīkla līniju un kanālu kopums, kas izveidots, pamatojoties uz primāro tīklu, stacijām un komutācijas mezgliem vai stacijām un komutācijas mezgliem, kas paredzēti sakaru organizēšanai starp diviem vai vairākiem noteiktiem punktiem. Sekundārā tīkla robežas ir tā savienojumi ar abonentu gala ierīcēm. Atkarībā no galvenā telekomunikāciju veida sekundāro tīklu sauca par telefonu, telegrāfu, datu pārraidi, televīzijas programmu izplatīšanas tīklu, laikrakstu pārraidi uc Pēc teritoriālajiem raksturlielumiem sekundāros tīklus iedalīja starppilsētu un zonālajos (intrazonālajos un lokālajos).

Pamatojoties uz sekundārajiem tīkliem, tiek organizētas sistēmas, kas ir tehnisko līdzekļu kopums, kas veic noteikta veida telekomunikācijas un ietver atbilstošo sekundāro tīklu un apakšsistēmas: numerāciju, signalizāciju, izmaksu uzskaiti un norēķinus ar abonentiem, uzturēšanu un pārvaldību.

Pašreizējā posmā līdz ar jaunu sakaru pakalpojumu parādīšanos papildus telefonam, parādoties lielam skaitam neatkarīgu pakalpojumu sniedzēju, kas sniedz šos pakalpojumus, kā arī tādas tehnoloģijas kā ATM un MPLS un citas, kuru standarti aptver gan primārajos, gan sekundārajos informācijas pārraides tīklos, robežas starp primārajiem un sekundārajiem tīkliem tiek pastāvīgi dzēstas.

Mūsdienu tehnoloģiju straujā attīstība noved pie tā, ka normatīvais regulējums krasi atpaliek no esošās situācijas tīklos.

Šodien, manuprāt, mums vajadzētu koncentrēties uz šādām definīcijām: primārā tīkla jēdzienu vajadzētu atstāt kā transporta tīkls(pārvades līnijas ar gala iekārtām); sekundārais tīkls – pakalpojumu tīkls ( telefona sakari, datu pārraide utt.)

1.3. MVU klasifikācija un attīstības perspektīvas

Daudzkanālu pārraides sistēmas (MCS) ir tehnisko līdzekļu kopums, kas nodrošina vairāku signālu vienlaicīgu un neatkarīgu pārraidi ar nepieciešamo kvalitāti pa vienu pārraides līniju. MVU klasificē pēc šādiem kritērijiem.

1. Pēc vadošā datu nesēja veida: vadu un bezvadu.

Savukārt tie izšķir: a) vadu pa gaisvadu līnijām - VSP; pa kabeļu līnijām - KSP; caur optiskās šķiedras līnijām - VOSP; b) bezvadu caur radioreleja pārraides līnijām - RRSP; caur satelītsaitēm - SSP.

2. Pēc ziņojumu avotu skaita (kanālu skaits N): a) mazkanāls – N< 12 (обычно по воздушным линиям связи); б) среднеканальные – N= 12 – 60 (обычно КСП по симметричным кабелям или РРСП); в) многоканальные – N >300 (parasti CSP pa koaksiālajiem kabeļiem vai RRSP, kā arī VOSP); d) īpaši daudzkanālu – N >> 3000 (tikai VOSP vai KSP pa “lieliem” koaksiālajiem kabeļiem, piemēram, sistēma K-3600).

Lai apvienotu MVU, ziņojumu avotu (kanālu) skaitu nosaka līdzvērtīgu telefona ziņojumu skaits, ko var nosūtīt MVU.

3 Pēc pārraidīto signālu formas: a) analogais (ASP) - izmanto analogo elektrisko signālu pārraidīšanai, kas ierobežotā laika intervālā var iegūt bezgalīgu stāvokļu skaitu (1.4. att., a). Šādas ASP piemērs ir tādas sistēmas kā V-12, K-1920 utt.; b) diskrēti - izmanto diskrētu signālu pārraidīšanai, kuriem ierobežotā laika intervālā ir ierobežots (diskrēts, saskaitāms) stāvokļu skaits (1.4.,b att.); c) digitālais (DSP) – tiek izmantots, lai pārraidītu ciparu signālus, kas ir diskrēti laikā un kuriem ir divi pieļaujamie līmeņi “1” un “0” momentānās vērtības (1.4. att., c). DSP piemērs ir aprīkojums, piemēram, IKM-30, IKM-1920 utt.

Rīsi. 1.4 a. Rīsi. 1.4 b. Rīsi. 1,4 collas

Galvenās tendences MVU attīstībā:

1. pastāvīga un vienmērīga pāreja no ASP uz DSP;

2. prioritāra VOSP attīstība, īpaši maģistrāles ar lielu kanālu skaitu;

3. BSC daļas palielināšana;

4. uzticamības palielināšana, MVU kvalitātes rādītāju uzlabošana.

2. Tipisku primāro signālu parametri

2.1. Vispārēja primārā signāla parametru sistēma

Spektrālais blīvums Gx(f) izlases process raksturo signāla atsevišķu spektrālo komponentu jaudas sadalījumu x(t). Ja signāls x(t) periodisks, tad funkcija Gx(f) diskrēts; ja signāls x(t) neperiodiska, tad funkcija Gx(f) nepārtraukts.

Nav iespējams pārraidīt signālu bez kropļojumiem, nepārraidot tā spektru. Jebkurš pieļaujamais spektra samazinājums pārraides laikā izraisa signāla kropļojumus.

Visi reāli esošie sakaru signāli ir nejauši procesi ar bezgalīgi plašu spektru. Tajā pašā laikā galvenā enerģija ir koncentrēta salīdzinoši šaurā frekvenču joslā. Tā kā nav iespējams pārraidīt visu signāla spektru, sakaru līnija pārraida to signāla spektra daļu, kurā ir koncentrēta galvenā enerģija, un tajā pašā laikā traucējumi nepārsniedz pieļaujamās vērtības.

2.1. attēlā parādītas raksturīgās atkarības Gx(f):

Rīsi. 2.1. Spektrālā blīvuma raksturīgās atkarības Gx(f):

a) gadījumam, kad signāla spektrs ir koncentrēts galvenokārt frekvenču joslā Fн< f < Fв, где Fн, Fв – нижние и верхние граничные частоты (рис. 2.1 а);

Ja Fв/Fн >> 1, tad signāls tiek uzskatīts par platjoslu; pie Fв/Fн ≈ 1 – šaurjosla.

b) kad 0< f < Fв т. е. Fн = 0 (рис. 2.1, б);

c) ja signālam ir bezgalīgi plašs un vienmērīgs spektrs, šī iespēja ir ērta matemātiskais modelis un atbilst nosacītam signālam, ko sauc par “balto troksni” (2.1. att., c).

Signāla spektra platums vienāds ar maksimālo starpību FВ un minimums FН pārraidītā spektra frekvences ΔF=FВ – FН ir viena no tās svarīgākajām īpašībām.

Signāla jaudu, kas aprēķināta vidēji laika intervālā T → ∞, sauc par vidējo ilgtermiņa jaudu Рх. Tr Ja T ir ierobežots, piemēram, 1 minūte vai 1 stunda, tad iegūstam vidējo minūtes vai vidējo stundas jaudu. Visbeidzot pie T → 0 iegūstam signāla jaudas Рх momentāno vērtību brīdī t0.

Kopš x(t) – nejaušs process, tad stingri teorētiski noteiktos laika momentos signāla x(t) tapas un attiecīgi jaudas Px(t) momentānā vērtība (vidēji nelielā intervālā ΔT) var būt ļoti liela. Parasti par maksimālo signāla jaudu tiek uzskatīta vērtība Px max = Xmax2, ko momentānā vērtība Px var pārsniegt tikai ar ļoti mazu varbūtību ε. Parasti ε = 0,01 vai 0,001.

Signāla virsotnes faktors ir tās maksimālās jaudas Pmax, kas definēta iepriekš, attiecība pret vidējo ilgtermiņa Pav, kas izteikta logaritmiskajās vienībās (decibelos):

.

Lielākajai daļai signālu Kp nepārsniedz 13–18 dB.

Pārraides procesā signāls x(t) viena vai otra iemesla dēļ (dažreiz apzināti) tiek izkropļots, kā rezultātā saņēmējs saņem signālu x’(t) ≠ x(t). Signāla reproducēšanas kļūdu x(t) aprēķina pēc kļūdas jaudas Pε, kas definēta kā

Saņēmējs nepamana signāla kropļojumus, ja Pε nepārsniedz noteiktu pieļaujamo (sliekšņa) vērtību Pε max. Dinamiskais diapazons attiecas uz summu

, dB,

kur Pmax ir maksimālā iespējamā signāla jauda.

Dinamiskais diapazons tiek definēts arī kā maksimālās (maksimālās) jaudas attiecība Rsmaks signāls līdz tā minimālajai jaudai Рс min, izteikts logaritmiskajās vienībās. Maksimālā jauda attiecas uz signāla jaudu, kas pārsniegta noteiktu laiku. Signāla dinamiskais diapazons, izmantojot decimālo logaritmu sistēmu

Runas signālu dinamiskais diapazons ir 35–40 dB.

Reālos apstākļos sakaru signāli tiek pārraidīti pa pārvades līnijām, kas pakļauti dažāda veida traucējumiem. Tāpēc vissvarīgākā ir nevis signāla jaudas absolūtā vērtība, bet gan tās attiecība pret traucējumu jaudu. No šiem apsvērumiem parasti tiek apsvērta un normalizēta īpaša vērtība - signāla drošība no viena vai cita veida traucējumiem.

Zem drošību attiecas uz atšķirību starp signāla un trokšņa līmeņiem noteiktā sakaru kanāla punktā:

Avota informācijas veiktspēja nosaka pēc informācijas apjoma IΣ, kas tiek pārraidīts, izmantojot PES, saņēmējam (uztvērējam) laikā tΣ pret intervāla vērtību tΣ:

Kā tΣ → ∞, I vērtība nosaka avota vidējo informācijas produktivitāti; ja tΣ ir mazs, tad I raksturo momentāno informācijas produktivitāti.

Atradīsim informācijas apjomu diskrētam signāla avotam, kuram ir L atļautie stāvokļi (līmeņi) (2.2. att.).

Uz intervāla ti< t< ti+1 сигнал принимает i-tais līmenis(i Є ) ar varbūtību pi..jpg" width="195" height="43">

Tad diskrētā avota veiktspēja būs vienāda ar

kur Tp ir elementāra ziņojuma ilgums (2.2. att.), FT = 1/Tp ir ziņojumu atkārtošanās biežums ( pulksteņa frekvence).

Piemērs. Lai i-tā līmeņa pieņemšanas varbūtība visiem ir vienāda i Є ,

Aizvietojot pi vērtību, mēs atrodam

Ja signālam ir divi pieļaujamie līmeņi (“0” un “1”), t.i., L = 2 un p0 = p1 = 0,5, tad iegūstam digitālajam signālam.

Tas ir, binārā signāla avota informācijas veiktspēja sakrīt ar tā pulksteņa frekvenci. Piemēram, galvenā digitālā kanāla (BDC) avota, kura takts frekvence ir 64 kHz, informācijas veiktspēja būs 64 kBit/s.

Analogajam signālam

kur iepriekš tika noteiktas FВ, Рср un Рε max vērtības; D* un Kn* ir attiecīgi signāla dinamiskais diapazons un maksimuma koeficients, kas izteikts laikos (nevis dicibelos).

Ja varam pieņemt, ka D*/K* >> 1, tad no iepriekšējās formulas mums ir

Šeit D un Kp aizvieto decibelos, FB - hercos.

2.2. Tipisku primāro signālu pamatparametri

2.2.1. Telefona signāls

Telefona mikrofona izejā saņemtā runas signāla vidējais spektrālais blīvums (sinonīms - enerģijas spektrs) parādīts att. 2.3.

Spektrs ir koncentrēts galvenokārt diapazonā no 0,3 līdz 3,4 kHz. Tas, pirmkārt, ir saistīts ar primāro abonentu pārveidotāju - mikrofona un tālruņa - parametriem. Spektra maksimums atbilst frekvencei F0, kas vīriešu un sieviešu balsīm svārstās no 300 līdz 500 Hz.

Abonentu līmeņu sadalījuma blīvumu pie daudzkanālu pārraides sistēmu ievades aptuveni apraksta parastais likums (2.4. att.).

Atkarībā no tā, kurā sistēmas punktā šis sadalījums tiek mērīts, funkcija W(p) nobīdīsies paralēli pa p līmeņa asi. Tā maksimums atbilst рср līmenim kādam vidējam abonentam šajā brīdī. Parasti tiek norādīta funkcija W(p), kas reducēta līdz sistēmas ievadei (parasti TNOU nulles relatīvā līmeņa punkts):

Līmeņu izkliede attiecībā pret рср nav atkarīga no mērījuma punkta, un to raksturo izkliede σр, kas ir vienāds ar 4,5 ... 5,5 dB. Parastam likumam ir spēkā "trīs sigmu" noteikums, saskaņā ar kuru maksimālais abonenta līmenis pmax ar varbūtību 99,9% ir vienāds ar pmax< (рср + Зσр).

Vidējās signāla jaudas Рср attiecība pret maksimālās kļūdas Рε jaudu, ko auss sarunas laikā vēl nejūt, visiem abonentiem, kā liecina eksperiments, ir

To pašu var teikt par jebkura abonenta signāla maksimuma koeficientu, kas ir vienāds ar Kp ≈ 15 - 17 dB.

Tad signāla dinamiskais diapazons ir

Novērtējot telefona signāla avotu informācijas produktivitāti pēc ((veiktspējas formulas numurs analogam avotam)), jāņem vērā, ka katrs abonents runā vidēji pusi no laika, kas atvēlēts dialogam ar citu abonentu. Turklāt ievērojama laika daļa tiek veltīta pauzēm, atbilžu pārdomāšanai utt. Šo faktoru dēļ ziņojuma avota produktivitāte samazinās vidēji 3 - 4 reizes, ko ņem vērā aktivitātes koeficients τа = Z-1 Pēc tam, izmantojot analogā avota signāla informācijas produktivitātes formulu, iegūstiet to

2.2.2. Audio apraides signāls

Skaņas avoti, pārraidot skaņas apraides (SB) programmas, parasti ir mūzikas instrumenti un cilvēka balss. Augstas kvalitātes platjoslas mikrofoni un skaļruņi tiek izmantoti kā primārie piesārņojošo signālu pārveidotāji, kas principā spēj pārraidīt visu skaņu spektru, ko dzird cilvēka auss. Apraides signāla frekvenču spektrs atrodas frekvenču joslā no 15 dHz. Tomēr atkarībā no atskaņošanas kvalitātes prasībām frekvenču josla var būt ierobežota:

augstākas klases pārraidei - FH = 0,02 kHz, FB = 15 kHz;

pirmajā klasē - FH = 0,05 kHz, FB = 10 kHz;

otrajā klasē - FH = 0,1 kHz, FB = 6 kHz.

Parasti starptautiskās un republikas radio programmas tiek pārraidītas pa starptautiskajiem automaģistrālēm 1. klasē, vietējie piesārņojošo vielu sadales tīkli parasti nodrošina pārraides kvalitāti 2. klasē, studiju un ierakstu namu aprīkojums ir paredzēts piesārņojošā signāla pārraidīšanai visaugstākajā klasē. .

Pieļaujamā kļūda piesārņojošās vielas signāla reproducēšanā, kas aprēķināta pēc vērtības

101g(Pcp/Pε), dB, tiek atrasts, izmantojot profesionālas zināšanas, izmantojot augstas kvalitātes iekārtas (primāros pārveidotājus). Tas ir aptuveni 54–56 dB. Piesārņojošās vielas signāla maksimuma koeficients ir 16–18 dB. Attiecīgi dinamiskais diapazons pie bāzes ir D = 70 – 74 dB. Mēs nosakām piesārņojošā signāla avota veiktspēju:

https://pandia.ru/text/78/323/images/image025_36.jpg" width="350" height="48 src=">

Izmantojot Gazeta-2 faksa iekārtu, ko izmanto laikrakstu sloksņu pārraidīšanai pa tālsatiksmes sakaru līnijām, shēmas augstākā frekvence ir 180 kHz ar vienas joslas pārraides laiku 2,3 ​​.... 2,5 minūtes. Avīzes lentes attēls tiek rastrēts (lineārs) ar līmeņu skaitu L = 2. Tad

https://pandia.ru/text/78/323/images/image015_49.jpg" width="77" height="41">

Pārraides ātrumu aprēķina vai nu pēc frekvences fT = 1/τi, vai pēc elementāro simbolu skaita 1 s bodos (1 bods atbilst viena simbola pārraidei sekundē). Saskaņā ar šo parametru diskrētās informācijas avoti tiek sadalīti zemā ātrumā (ieskaitot telegrāfu), kuru ātrums nepārsniedz 200 Baud, vidēja ātruma - no 300 līdz 1200 Baud un ātrgaitas - vairāk nekā 1200 Baud. .

2.3.5. TV signāls.

Televīzijā, kā arī faksa sakaros primārais signāls tiek ģenerēts ar skenēšanas metodi. Elektrisko signālu, kas ietver attēla signālu un vadības impulsus, sauc par pabeigtu TV signāls. Apraides televīzijas signālu raksturo D = 40 dB, FB = 6,0 MHz.

3. Signālu laika multipleksēšanas principi

3.1. Galvenā digitālā kanāla veidošanas vispārīgie principi

Kā zināms, pārejot no analogās formas uz digitālo, signāls iziet šādas transformācijas (3.1. att.):

Rīsi. 3.1. Pārveidojiet analogo signālu par digitālo PCM signālu

Atsevišķu signālu diskretizācija laikā, kā rezultātā veidojas impulsa signāls, modelēts pēc amplitūdas, t.i., AIM signāla;

N atsevišķu AIM signālu apvienošana grupas AIM signālā, izmantojot kanālu laika dalīšanas principus;

Grupas AIM signāla kvantēšana pēc līmeņa;

Grupas PCM signāla paraugu secīga kodēšana, kā rezultātā veidojas grupas PCM signāls, t.i., digitālais signāls.

Tādējādi ar iztveršanas frekvenci FD=8 kHz (TD=125 μs) un koda bitu dziļumu m=8 iegūstam ģenerētā PCM signāla pārraides ātrumu 64 kbit/s, kas ir galvenā digitālā kanāla ātrums ( BCC). Analogā signāla pārveidošanu par PCM signālu standartizē ITU-T ieteikums G-711.

3.2. Analogo signālu pagaidu apvienošana

Ar laika multipleksēšanu signāli tiek pārraidīti diskrēti laikā. Turklāt starp blakus esošajiem viena signāla paraugiem vienmēr ir “laika logi”, kuros šī signāla pārraide nenotiek. Šie "logi" ir piepildīti ar citu signālu paraugiem. Atkarībā no formas, kādā tiek parādīts katra signāla paraugs, ir iespējama divu veidu laika multipleksēšana:

a) signāla saspiešana analogā impulsa formā;

b) signāla saspiešana digitālā formā.

3.2.1. Analogo signālu kombinēšanas vispārīgie principi

Īslaicīgi kombinējot analogos signālus (3.2. att.), katrs no daudzkanālu sistēmas signāliem a1 (t) ÷ an(t) (3.3. att., a, c) ir iepriekš pārveidots no analogās formas uz AIM-1 vai AIM-2 signālu.

Rīsi. 3.2

AIM signālu veidošana tiek veikta, izmantojot paraugus (sk. 3.24. att.), kurus kontrolē atbilstošie komutācijas impulsi. U d 1 ÷ U d n. Tā kā šie signāli ir ortogonāli (nepārklājas) laikā (skat. 3.25. att., b, d), tad signālu paraugi a d 1 (t) ÷ a d n(t) arī nesakrīt laikā, un tos var tieši apvienot grupas signālā U gr (t) izmantojot lineāro summētāju 2 (3.25. att., d). Laika nobīdes impulsu secību veidošana U d 1 ÷ U d n tiek veikta, izmantojot ģenerēšanas iekārtu (GE) 3. Izmantojot sinhronizācijas signālu raidīšanas ierīci 4, tā ģenerē arī īpašu sinhronizācijas signālu, kas tiek apvienots ar informācijas signālu paraugiem. a1 (t) ÷ an(t) . Elementārs pārraides cikls daudzkanālu sistēmā tiek veidots pēc principa: tiek pārraidīts 1. kanāla, 2. utt. paraugs līdz n-tam, pēc tam tiek pārraidīts pulksteņa signāls; tad atkal 1., 2. kanāla paraugi utt.

Uztvērēja pusē (3.4. att.) paraugu ņēmēji 11 – 1 n veikt tikai “savu” kanālu paraugu atlasi no grupas signāla. Pēc kanāla filtra 3 i, i= 1, ...,tad tiek atjaunots nepārtrauktais signāls ai(t) no parauga a d i(t) ,.

Kanālu paraugu ņēmējiem raidīšanas un uztveršanas pusēs jādarbojas sinhroni un fāzē. Šim nolūkam tiek izmantota uztverošās daļas piespiedu sinhronizācija. To veic, izmantojot īpašu sinhronizācijas signāla uztvērēju 2, kas no grupas signāla izvelk sinhronizācijas signālu un piegādā to uztverošajai ģeneratora iekārtai 4. Sinhronizācijas signāla izvēlei bez kļūdām pēdējam tiek piešķirti specifiski raksturlielumi, kas to atšķir no informācijas paraugi. Atšķirība var būt amplitūda, ilgums, forma utt. GO pārraide un uztveršana ir uzbūvēta gandrīz identiski, tikai galvenais oscilators pārraides pusē darbojas autonomā režīmā, bet uztveršanas pusē piespiedu sinhronizācijas režīmā. Šīs pagaidu blīvējuma iespējas priekšrocības ir šādas:

1) visiem kanāliem tiek izmantots kopīgs GO;

2) visi signāli tiek iztverti vienā frekvencē, kas ļauj izmantot viena veida izlases un kanālu filtrus;

3) analogo-digitālo pārveidošanu (līmeņu kvantēšanas un kodēšanas operācijas) veic viens grupas kvantētājs un kodētājs;

4) ciparu-analogo konvertēšanu uztvērēja pusē veic viens I grupas dekodētājs, kas ģenerē grupas iztvertu signālu formā Fig. 3,25, d.

3.2.2. Transmisijas sistēma PKM-30

Šis pagaidu blīvēšanas veids tiek izmantots primārajā digitālās sistēmas transmisijas tips IKM-30. Pārraides cikls šajās sistēmās ir parādīts attēlā. 3.5.

Cikla periods Tts ir vienāds ar telefona signāla iztveršanas periodu Td = 125 μs (jo Fd = 8 kHz).

TC intervālā tie tiek secīgi pārraidīti digitāli binārais kods 30 telefona signālu un divu dienesta ciparu signālu paraugi: kadru sinhronizācija (CS) un vadības un mijiedarbības signāli automātiskajai telefona centrālei (SUV). Katrs paraugs tiek pārraidīts savā kanālu intervālā (CI), tam ir koda kombinācijas ilgums Tk un tas sastāv no m izdalījumi. Izlādes ilgums – Tt. Ja m = 8, mēs iegūstam

Kanālu intervāli, kas numurēti ar 0, 1, 2, ..., 31, tiek izmantoti šādi: KI0 - DS signāla pārraidīšanai, KI16 - SUV, intervāli KI1÷KI15 un KI17÷ KI31 - pārraidei, attiecīgi, 1 - 15. un 16 – 31 telefona signāls. SUV pārraide tiek veikta, organizējot “attālā signāla kanālu”, atšķirībā no vairuma ASP, kur SUV tiek pārraidīts tajā pašā kanālā ar informācijas signālu. Primārajā DSP viena abonenta SUV paraugs tiek pārraidīts 3 bitu koda kombinācijas veidā, savukārt vienā KI16 ir divu abonentu SUV paraugi. Lai vienu reizi pārsūtītu visu 30 abonentu paraugus, būs nepieciešams laiks Tsc = Tts (30/2 + 1) = 16 Tts = 2 ms, ko sauc par vairāku kadru, kamēr tiek izmantots viens no KI16 vairākkadrā. lai pārraidītu vairāku kadru sinhronizācijas (MCS) ciparu signālu. Izmantojot SDS signālu uztveršanas pusē, tiek atdalīti atsevišķu kanālu SUV kodētie paraugi. Strukturālā shēma SUV uztvērējs ir gandrīz līdzīgs Fig. 3.4.

Apsvērtās pagaidu blīvēšanas iespējas galvenie trūkumi ir šādi:

1) pieaugot kombinēto signālu skaitam, laika intervāls starp blakus esošajiem paraugiem samazinās (skat. 3.3. att., d), kura laikā grupas kodētājam (vai dekodētājam) jāpārvēršas ciparu signālā (un otrādi), kā rezultātā šo grupu ierīču ieviešana kļūst sarežģītāka;