Ip Сети зао «Компания ТрансТелеКом»

Многофункциональные цифровые системы связи.

Многоканальные системы связи (МСС) реализуют уплотнение и разделение каналов, т.е. мультиплексирование и демультиплексирование, на основе частотного разделения каналов (системы ЧРК), временного разделения каналов (системы ВРК) и спектрального уплотнения по длине волны (WaveDivisionMultiplexing–WDM). В системах ЧРК каждому каналу выделяется определенная полоса частот, которая не перекрывается с полосами частот других каналов. В системах ВРК каждому каналу периодически выделяется определенный интервал времени (канальный интервал). Период, через который повторяются канальные интервалы каждого канала, определяется теоремой Котельникова. В системах со спектральным уплотнениемWDMкаждому каналу выделяется определенная длина волны, не перекрывающаяся с длинами волн других каналов т.е. фактически полоса частот, как в системах ЧРК.

Информация– совокупность сведений о состоянии какого-либо материального объекта.

Сообщение– форма представления информации для ее передачи, хранения, обработки или непосредственного использования.

Сигнал– электрическое колебание, отображающее сообщение.

Совокупность средств, обеспечивающих передачу сообщений от источника к получателю, называется каналом связи.

Для передачи различного рода сообщений используют электрические сигналы – электромагнитные колебания, параметры которых отображают передаваемые сообщения. Такие сигналы могут передаваться на большие расстояния с помощью относительно простых технических средств, причем скорость их распространения близка к скорости света. Таким образом, электросвязь– передача сообщений посредством электрических сигналов.

Комплекс технических средств, обеспечивающих передачу сигналов электросвязи, называют системой электросвязи.

Практика организации связи показывает, что наиболее дорогостоящими звеньями в связи являются линии связи. С целью уменьшения затрат на организацию ТКСС разработаны системы передачи, позволяющие организовать по одной линии связи большое число каналов, т.е. одновременную передачу различных сигналов. Отсюда понятно использование термина многоканальная электрическая связь.

Система передачи– совокупность технических средств, обеспечивающих формирование каналов связи.

В пунктах передачи такой системы сигналы неэлектрической природы от источника сообщений преобразуются в электрические сигналы, а в пунктах приема происходит обратное преобразование электрических сигналов в сигналы, воспринимаемые получателями.

Создаваемые системами передачи каналы связи должны быть универсальными, т.е. пригодными для передачи любых сообщений. С этой целью каналы связи стандартизируют, т.е. определяют жесткие нормы на параметры каналов, обеспечивающие высокое качество и надежность связи.

Основным типовым каналом является канал тональной частоты (ктч). Другие типы каналов образуются путем объединения того или иного числа ктч.

Таким образом, для передачи информации между абонентами с помощью систем передачи образуют стандартные ктч.

Обобщенная схема системы связи имеет вид.

Образование стандартных каналов ТЧ возможно с помощью систем передачи, построенных различными методами.

В настоящее время применяют СП с частотным (ЧРК) и временным (ВРК) разделением каналов. Первоначально возникшие СП с ЧРК получили широкое распространение на ТКС. Однако, в последние десятилетия взят курс на цифровизацию сетей связи, т.е. внедрение систем передачи с ЧРК, которых сигналы преобразуются в цифровую форму.

Направляющая система (линия связи) – среда распространения электромагнитных волн, используемая для передачи сигналов от переносчика к приемнику. Это могут быть: ВЛС, КЛС , РРЛ, линии связи через ИСЗ, волноводы.

В свою очередь кабельные линии связи подразделяют на:

- линии связи симметричного кабеля;

- линии связи коаксиального кабеля;

- линии связи оптического кабеля.

Основные требования, предъявляемые к построению и эксплуатации ТКСС:

- обеспечение высокой надежности;

- живучесть;

- верность передачи информации;

- высокое качество;

- дальность передачи информации.

Теперь рассмотрим виды сигналов, используемых для передачи различных видов информации.

Телефонный сигнал.

Звуки речи, создаваемые голосовыми связками, преобразуются микрофоном в электрические сигналы сложной формы с параметрами, в сильной степени зависящими от электрического преобразователя.

Высокое качество передачи телефонного сигнала характеризуется уровнем громкости, разборчивостью, естественным звучанием голоса, низким уровнем помех.

Спектр звуков речи лежит в диапазоне от 70 Гц до 1000Гц.

Существует понятие – электрический спектр сигнала – область частот, в которой сосредоточена основная энергия сигнала.

Основная мощность речевых сигналов сосредоточена в полосе от 150 до 2000 Гц.

Установлено, что качество речи получается удовлетворительным при ограничении спектра частотами 300-3400Гц.

Эти частоты приняты МСЭ-Т в качестве границ эффективного спектра речи:

f=0,3…3,4 кГц.

При этом слоговая разборчивость составляет около 90%, разборчивость фраз 99% и сохраняется удовлетворительным натуральность речи. Средняя мощность телефонного сигнала на интервале активности составляет 88 мкВт. Коэффициент активности телефонного сигнала – отношение времени, в течение которого мощность сигнала превышает пороговое значение, к общему времени занятия канала для разговора. При разговоре каждый из собеседников говорит 50% времени. Отдельные фразы, слова отделяются паузами. Поэтому коэффициент активности составляет 0,25…0,35.

Следовательно, с учетом активности средняя мощность телефонного сигнала составляет 32 мкВт или уровень Р_ср=-15 дБм0 в точке нулевого относительного уровня,Р_мах=2220 мкВт(+3,5 дБм0). Динамический диапазонD=35…40 дБ,D=10lg(P_max/P_min). Пик-факторQ=14 дБ,Q=10lg(P_max/P_ср). Количество информацииI8000 Бит/с.

Сигналы звукового вещания.

Спектр сигналов, возникающий при исполнении музыкальных произведений, чтении литературных текстов лежит в диапазоне частот от 15 до 20000 Гц. При передаче сигналов вещания полоса частот ограничивается. Так для достаточно высокого качества (КВ первого класса) эффективная полоса частот составляет 0,05…10 кГц, для безукоризненного восприятия (КВ высшего класса) 0,03…15 кГц.

Средняя мощность сигнала вещания составляет 923 мкВт при усреднении за час, 2230 мкВт – за минуту и 4500 мкВт за секунду. Максимальная мощность сигнала – 8000 мкВт. D=100 дБ.

Для передачи по каналам связи сигнала с таким диапазоном требуется мощная и дорогостоящая аппаратура. Поэтому, не снижая очень заметно качество передачи, динамический диапазон сигналов вещания может быть ограничен до 40-50 дБ. Количество информации сигналов вещания I=180000 Бит/с.

Факсимильные сигналы.

Факсимильная связь – передача неподвижных изображений (рисунков, чертежей, фотографий, газетных полос) по каналам связи.

Первичный факсимильный сигнал получают в результате электрооптического анализа изображения, т.е. в преобразовании светового потока, отражаемого элементарными площадками изображения в электрические сигналы.

Частотный спектр первичного ФС определяется характером передаваемого изображения (частотой чередования черных и белых пятен), скоростью развертки и размерами анализируемого пятна и колеблется в пределах 732 Гц, 1100 Гц, 1465 Гц.

D=25 дБ,

Q=4,5 дБ,

I=до 11,7 кБит/с.

Телевизионные сигналы.

Первичный телевизионный сигнал также формируется методом развертки. Спектр видеосигнала зависит от характера изображения, а энергетический спектр сосредоточен в полосе f=0…6 МГц.

Причем цветное телевидение совместимо с черно-белым телевидением, т.е. цветное изображение принимается черно-белым телевидением и наоборот, цветные телевизоры воспринимают черно-белое изображение.

D40 дБ,

Q4,8 дБ,

I80 Мбит/с

Телеграфные сигналы и сигналы передачи данных.

Первичные сигналы представляют собой последовательность однополярных или 2^хполярных прямоугольных импульсов. Длительность импульсов_иопределяет скорость передачи В, измеряемую в Бодах,В=1/_и, Бод.

Скорость передачи численно равна т.н. тактовой частоте:

F_т=1/_и, Гц.

Спектр телеграфного сигнала занимает полосу от 0 до . Энергетический спектр, т.е. ширина полосы частот, где сосредоточена основная часть энергии находится в полосе частот 0…F_т. ПонятияDиQдля таких сигналов не используетсяI_min=F_т.

Каналы связи

Классификация:

1. По виду передаваемых сообщений:

- телефонные

- вещания

- телеграфные

- передачи данных

- телевизионные

- видеотелефонной связи

- автоматики, телемеханики и телеуправления

- фототелеграфии и передачи газетных полос.

2. По типу используемой направляющей среды:

- проводная (ВЛС, КЛС, ВОЛС)

- радиоканалы.

3. По способу организации связи

- односторонние

- двусторонние.

Каналы передачи телефонных сообщений должны быть двусторонними для естественного диалога между абонентами.

ВИДЫ КАНАЛОВ ПЕРЕДАЧИ

Основной типовой канал – канал тональной частоты с эффективно передаваемой полосой частот 0,3…3,4 кГц.

Эта полоса частот соответствует ширине частот телефонного сигнала, т.к. большая часть каналов СП используется для передачи телефонных сигналов. Парfметры КТЧ выбраны так, чтобы по нему можно было передавать факсимильные, телеграфные сигналы и сигналы передачи данных со скоростью 9600 Бод.

Канал звукового вещания создается путем объединения 2^хили 3^хканалов ТЧ.

Для передачи газет и высокоскоростной передачи данных организуются типовые широкополосные каналы:

- первичный широкополосный канал с f=65…103 кГц

- вторичный с f=330…530 кГц

- третичный с f=950…1900 кГц и др.

Эти каналы образуются на базе типового преобразовательного оборудования ПГ, ВГ, ТГ, занимающих соответственно полосы частот:

ПГ 60…108 кГц

ВГ 312…552 кГц

ТГ 812…2044 кГц

В настоящее время высокоскоростная передача данных осуществляется по первичному и вторичному широкополосным каналам, а передача газет по вторичному широкополосному каналу. Для передачи сигнала телевизионного вещания со звуковым сопровождением формируется специальный канал f6 МГц по коаксиальному кабелю, радиорелейной и спутниковой линиям связи.

Выводы.

1. Основное назначение связи (телекоммуникаций) – обеспечение оперативного управления процессами производства, распределения и потребления.

1. Каналы связи предназначены для передачи любых видов информации, в том числе и сигналов сложных систем управления технологическими процессами.

Контрольные вопросы.

1. Что такое канал связи?

2. Какие виды сообщений можно передавать по каналам связи?

3. Роль и место ЦСС в управлении сложными технологическими процессами?

Лекция 2