Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Системы передачи с частотным или временным разделением каналов

Архангельский колледж телекоммуникаций (филиал) федерального государственного

образовательного бюджетного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций

им. проф. М. А. Бонч-Бруевича»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Учебная дисциплина основы телекоммуникаций

Студент С 105 -1094 Е.В. Батищев

Преподаватель А.А Горбатова

Архангельск 2013г

Задача №1

Системы передачи с частотным или временным разделением каналов

Выбор задачи соответствует четному и нечетному номеру варианта. Четные варианты выполняют задачу 1.1 (частотное разделение каналов), а нечетные варианты – выполняют задачу 1.2 (временное разделение каналов).

Задача 1.2

1 Начертить упрощенную структурную схему N - канальной оконечной ЦСП с ИКМ и ВРК. Привести краткое (одну - две фразы) описание назначения элементов схемы.

2 Указать этапы аналого-цифрового преобразования сигнала в тракте передачи и цифро-аналогового преобразования сигнала в тракте приема.

3 Определить частоту дискретизации F_Д и период дискретизации T_Д сигнала. Спектр сигнала ограничен частотами F_h и F_b.

4 Для заданного числа каналов построить временную диаграмму группового АИМ сигнала, указав на диаграмме первые три канала и последний канал. Исходные данные приведены в таблице 1.

Таблица1 – Исходные данные

№ варианта	Кол-во каналов в СП, N	Спектр аналогового сигнала Fн и Fв, кГц	Амплитуды сигналов в каналах, U, В:								Число разрядов, n	Шаг кван- тования, Δ
			1-канал		2-канал		3-канал		N-канал
			U₁	U₂	U₁	U₂	U₁	U₂	U₁	U₂
1	16	0,3 - 2,4	26,3	53,4	18,9	35,7	4,2	13,3	8,7	59,7	4	4

5 Выполнить операции равномерного квантования с шагом Δ и кодирования в симметричном двоичном коде отсчетов группового АИМ сигнала. Определить величины искажений (ошибок) квантования x. Изобразить полученные в результате кодирования кодовые слова в виде сочетаний токовых и бестоковых посылок, считая, что двоичной единице соответствует токовая посылка, а нулю - бестоковая.

Исходные данные (амплитуды сигналов в каналах; число разрядов, n; шаг квантования, Δ) приведены в таблице 1.

6 Определить скорость передачи v_пер двоичного сигнала ИКМ. Частота дискретизации F_Д рассчитана, количество уровней квантования М. Количество каналов N указано в таблице 1.

7 Сделать вывод о проделанной работе.

Решение

Рассчитаем частоту и период дискретизации сигнала. Построить временную диаграмму группового АИМ сигнала, указав на диаграмме первые три канала и последний канал.

Исходные данные:

Количество каналов в системе передачи, N – 16

Спектр аналогового сигнала Fн и Fв, 0,3 –2,4 кГц

Амплитуды сигналов в каналах, U, В: 1-канал U₁ =26,3 В, U₂ = 53,4 В

2-канал U₁ 18,9 В, U₂ = 35,7 В

3-канал U₁ = 4,2 В, U₂ = 13,3 В

16-канал U₁ = 8,7 В, U₂ = 59,7 В

Решение: Выбор частоты и периода дискретизации сигнала, спектр которого ограничен частотами F_h и F_b, осуществляется на основе теоремы Котельникова. Определим частоту и период дискретизации.

F_Д=2·F_B (1)

F_Д = 2 · 2,4 = 4,8кГц

следовательно, период дискретизации АИМ сигнала будет равен

Тд= (2)

Тд = =0,2083333 с = 208,333мс

Построим временную диаграмму группового АИМ сигнала.

Рисунок 1 – Временная диаграмма группового АИМ сигнала.

Выполнить операции равномерного квантования и кодирования в трехразрядном двоичном коде (n=4) импульсов группового АИМ сигнала (амплитуды сигналов в каналах из примера 1). Шаг квантования Δ = 4 В.

Решение: Рассчитаем количество уровней квантования М, которое связано с числом двоичных элементов следующим соотношением:

М = 2ⁿ .

Если n = 4, значит, количество уровней квантования будет равно:

М= 2⁴= 16.

Изобразим разрешенные уровни и произведём их кодирование. Нанесём импульсы группового АИМ сигнала, как это показано на рисунке2.

Рисунок 2 – Импульсно-кодовая модуляция

Выполним операцию квантования, которая соответствует округлению числа до ближайшего целого. В данном случае АИМ импульсы округляются до ближайших разрешённых уровней. Поэтому после квантования высота импульсов будет следующей:

U₁1к =28 В U₂1к = 52 В

U₁2к =20 В U₂2к = 36 В

U₁3к =4 В U₂3к = 12 В

U₁16к = 8 В U₂16к = 58 В

Ошибка квантования определяться разностью:

ξ = |U_Р.У. – U_АИМ½ (3)

При расчёте ошибки квантования должно выполняться условие:

Тогда ошибка квантования для отсчётов АИМ сигнала составит:

для импульса U₁ 1 канала ξ₁ = |28 – 26,3| = 1,7 В

для импульса U₁ 2 канала ξ₂ = |20 – 18,9| = 1,1 В

для импульса U₁ 3 канала ξ₃ = |4 – 4,2| = 0,2 В

для импульса U₁ 13 канала ξ₄ = |8 – 8,7| = 0,7 В

для импульса U₂ 1 канала ξ₅ = |52 – 53,4| = 1,4 В

для импульса U₂ 2 канала ξ₆ = |36 – 35,7| = 0,3 В

для импульса U₂ 3 канала ξ₇ = |12 – 13,3| =1,3 В

для импульса U₂ 16 канала ξ₈ = |58 – 59,7| = 1,7 В

Для кодирования разрешенного уровня, надо закодировать номер уровня в двоичной системе счисления. При использовании системы нумерации, показанной на рисунке 2, уровням соответствуют следующие кодовые слова:

U₁1к = 110 U₂1к = 100

U₁2к = 001 U₂2к = 011

U₁3к = 001 U₂3к = 011

U₁16к = 010 U₂16к = 100

Изобразим эти кодовые слова в виде сочетания импульсов и пробелов, считая, что двоичной единице соответствует токовая посылка, а нулю - бестоковая.

Рисунок 3 – Цифровой сигнал

Скорость передачи v _пер двоичных сигналов в канале равна тактовой частоте и зависит от числа каналов N в цифровой системе передачи, от числа элементов М в кодовой группе, а также от частоты дискретизации F_Д АИМ сигналов.

Тактовая частота определяется по формуле:

F_Т = F_Д · М · N (4)

Число каналов N для расчета F_Т берется на 2 канала больше с учетом передачи служебной информации, например, сигнала цикловой синхронизации, сигналов набора номера, контроля состояния каналов и т.д. Для системы передачи ИКМ-30 необходимо взять число N=18. Частота дискретизации F_Д в телефонном канале ТЧ равна 4,8 кГц. Если число разрядов кодовой группы М равно 8, то:

F_T =4,8 · 16 · 18 = 1382 кГц.

Скорость передачи v _пер двоичных сигналов:

v _пер = 1382 кбит/с.

Рисунок 4 – Упрощённая структурная схема трёхканальной системы передачи с ЧРК

Задача 2

Построение радиорелейных линий связи или сети сотовой связи.

Выбор задачи соответствует четному и нечетному номеру варианта. Четные варианты выполняют задачу 2.1 (построение радиорелейных линий связи), а нечетные варианты – выполняют задачу 2.2 (построение сети сотовой связи).

Задача 2.2

1 Произвести выбор исходных данных согласно варианта. Исходные данные приведены в таблице 2.

2 Дать краткую сравнительную характеристику сотовым системам связи по своему варианту. Указать достоинства и недостатки указанных стандартов.

3 Привести функциональную схему сети сотовой связи. Перечислить элементы, входящие в состав сотовой подвижной связи и их назначение.

4 Рассчитать радиус зоны обслуживания Ro, количество сот L, число базовых станций N_БС, число кластеров n в заданной зоне обслуживания, расстояние D между центрами ячеек, в которых используются одинаковые полосы частот.

5 Изобразить схему построения сети сотовой связи.

6 Сделать вывод о проделанной работе.

Таблица 2 – Исходные данные

№ вари-

анта

Наиме-

нование стандарта

Зона обслужи-вания,

S, км²

Радиус рабочей зоны БС, R, км

Количество БС в одном кластере,

Примечание

NMT-450

9565,06

10,8

БС включены в два центра коммутации

Решение: Площадь зоны обслуживания определяется по формуле (5):

S = π R₀² (5)

Расчет радиуса зоны обслуживания R₀, км производится по формуле (6):

R₀= (6)

R₀ =

= 55,19 км

Число сот L можно определить по формуле (7):

L = 1,21(R₀/ R)² (7)

L = 1,21(55,19/10,8)² = 31,59 Þ L = 32

Число БС равно числу сот, так как на каждую соту приходится одна базовая станция:

n_БС=32

Соты группируются в кластеры. В одном кластере находится С базовых станций, работающих в неповторяющихся диапазонах частот. Определим количество кластеров по формуле (8):

n = L / C (8)

n = 32 / 8 =4

Расстояние D между центрами ячеек, в которых используются одинаковые полосы частот, рассчитывается по формуле 9):

D = (9)

D =

Схема построения сети сотовой связи с двумя ЦК показана на рисунке 5.

Рисунок 5 - Схема построения сети сотовой связи с двумя ЦК

Задача 3

Построение телефонной сети общего пользования

Задание:

1 Построить структурную схему первичной магистральной телефонной сети. Указать принцип соединения станций на местных сетях, принцип соединения УАК - I, УАК - II и АМТС между собой. На схеме разными цветами указать прямые и обходные пути между этими станциями.

2 Указать нумерацию и тип линий, используемых на заданных местных сетях. Исходные данные приведены в таблице 3.

Таблица 3 – Исходные данные

Номер варианта	Количество			Местная сеть
Номер варианта	УАК-I	УАК-II	АМТС	ГТС	СТС
1	3	3	5	2 УВС, по 4 РАТС	4 ЦС, 3 УС, 8 ОС

Решение:

В состав первичной магистральной сети входят узлы автоматической коммутации I класса (УАК I), узлы автоматической коммутации II класса (УАК II), автоматические междугородние телефонные станции (АМТС), которые являются оконечными для магистральной сети.

УАК I соединяются друг с другом по принципу «каждый с каждым» каналами связи.

УАК II являются транзитными и служат для соединения АМТС с УАК I.

При построении городской телефонной сети (ГТС) без узлов территория города делится на районы. Максимально может быть восемь районов. В каждом из которых устанавливается по одной районной автоматической телефонной станции (РАТС), емкость до 10 000 номеров. Емкость сети при таком построении не превышает 80 000 номеров, нумерация 5 - значная. РАТС соединяются по принципу «каждая с каждой» соединительными линиями (СЛ). Каждая РАТС соединена с АМТС исходящими: заказно-соединительными линиями (ЗСЛ) и входящими: соединительными линиями междугородными (СЛМ).

Индекс РАТС соответствует первой цифре абонентского номера, включенного в данную РАТС, остальные цифры порядковый номер абонент внутри этой станции.

Для построения сельской телефонной сети (СТС) используются станции трех типов: центральные станции (ЦС), узловые станции (УС) и оконечные станции (ОС).

ЦС расположены в районных центрах, к ним подключаются ОС либо непосредственно, либо через УС. Такой способ построения сети СТС называется комбинированным. Для связи используются соединительные линии двухстороннего действия.

Для организации междугородней связи каждая ЦС соединена с АМТС линиями ЗСЛ и СЛМ.

На рисунке 6 изображена схема первичной магистральной телефонной сети с двумя местными сетями СТС и ГТС. На схеме сплошными линиями показаны прямые пути, пунктиром обходные.

Рисунок 10 - Схема первичной магистральной телефонной сети

Ехниче

Рисунок 6 - Схема первичной магистральной телефонной сети

Ехниче

даЗадача 4

Технологический процесс обслуживания вызова на электронной АТС.

Задание:

Ознакомиться с функциональной схемой ЭАТС Alcatel 1000 S12, изучить особенности поэтапного обслуживания вызова (стр 185-202 Аваков Р.А ) . Изучить особенности программной организации процесса обслуживания вызова в ЭАТС.(стр 146-150 Аваков Р.А ). Изучить принцип обслуживания внутристанционного вызова в ЭАТС Alcatel 1000 S12. По заданию варианта привести и охарактеризовать этапы процесса обслуживания вызова.

Таблица 4 – Исходные данные

Вариант	Вид соединения
1,2	Местное исходящее к другой РАТС

Сеть связи (switching network) представляет собой совокупность технических средств, предназначенных для передачи/приема информации, и состоит из абонентских устройств (АУ),линий связи и коммутационных узлов КУ (рис.1).

Лицо, пользующееся абонентским устройством для передачи/приема информации, называется абонентом (subscriber).

Абонентские устройства соединяются с КУ абонентскими линиями (АЛ, subscriber line), являющиеся индивидуальными для каждого абонента.

Коммутационные узлы соединяются между собой пучком соединительных линий (СЛ, trunk group), которые занимаются различными абонентами при установлении соединения по сети связи. Соединительные линии реализуются в виде физических линий или каналов связи. Физические линии связи (металлические провода) используются при небольших расстояниях между КУ. Для передачи/приема информации между удаленными КУ используют каналы связи (trunk), которые образуются при помощи многоканальных систем передачи.

Коммутационный узел или просто станция (exchange) осуществляет коммутацию АЛ и СЛ между собой в любом сочетании. Под коммутацией понимается процесс замыкания, размыкания и переключения подходящих к станции линий. Станция, обслуживающая АЛ и СЛ, называется оконечной станцией (ОС, local exchange), обслуживающая только СЛ — узловой (УС, transit exchange).

На КУ соединение может устанавливаться на время одного сеанса связи (соединения между абонентами) или на более длительное время, значительно превышающее время сеанса связи. Коммутация первого вида называется оперативной (switched), а второго — кроссовой (nailed up).

Коммутационные узлы, осуществляющие автоматическую коммутацию речевых (разговорных) сигналов, называются автоматическими телефонными станциями (АТС, switching exchange), в которых в качестве АУ используются телефонные аппараты (ТА, telephone).

Телефонный разговор становится возможным после установления соединительного тракта между телефонными аппаратами вызывающего и вызываемого абонентов. Каждый тракт состоит, как правило, из нескольких участков, соединенных между собой с помощью коммутационных приборов АТС. Приборы внутри АТС, выполняющие одинаковые функции, называютсяступенями искания. Ступени искания соединяются между собой промежуточными линиями (ПЛ).

В исходном состоянии отдельные участки трактов между собой не соединены. При поступлении требований на установление соединений отдельные участки соединяются между собой в соответствии с поступающими сигналами управления, образуя соединительный (разговорный) тракт, предоставляемый абонентам на время разговора (рис.2). По окончании разговора участки соединительного тракта разъединяются и могут быть использованы для образования новых соединительных трактов. Соединительный тракт на рис.2 содержит пять ступеней искания и шесть участков: две АЛ, три ПЛ и одну СЛ.

ПЛ, СЛ и ступени искания являются устройствами общего пользования; они последовательно могут входить в состав многих соединений. Очевидно, чем больше поступает число требований на установление соединений в единицу времени С и чем больше время занятия приборов разговорного тракта Т, тем больший объем устройств общего пользования необходимо иметь на АТС для одновременного обслуживания соединений. Поэтому при ограниченном числе устройств общего пользования некоторая часть требований в периоды наибольшего их скопления (в час наибольшей нагрузки) не может быть обслужена немедленно, а обслуживается с некоторой задержкой. Относительное количество таких не обслуженных или задержанных требований характеризует качество обслуживания соединений. Помимо упомянутых факторов на качество обслуживания влияет и структура d (способ соединения) ступеней искания внутри АТС, которая иногда ограничивает доступ части абонентов к некоторым ступеням искания.

Задача 5

Абонетские терминальные устройства

Задание:

Ознакомиться с назначением абонентских терминальных устройств и их классификацией.

Используя схему электронного телефонного аппарата, представленную на рис. 10, ответьте на индивидуальное задание. Рассчитайте время трансляции набираемых цифр номера абонента для двух режимов импульсного и многочастотного. Постройте диаграмму изменения тока в цепи телефонного аппарата для заданных цифр номера. Сделайте вывод.

Структурная схема электронного телефонного аппарата

Рисунок 10 - Структурная схема электронного телефонного аппарата

1 - устройство зашиты от перенапряжений и ооеспечение независимости полярности; 2 - переключатель режима; 3 - тональное вызывное устройство; 4 - устройство питания схемы управления; 5 - разговорный тракт; 6 - схема, обеспечивающая набор номера и управление схемой телефонного аппарата; 7 - наборная тастатура.

Исходние данные представлены в табл.5.

Таблица5- Исходные данные

Вариант	Номер абонента	Набираемые цифры номера	Индивидуальное задание
1	25-37-14	37	Поясните назначение разговорных приборов и принцип работы электронного микрофона

Электретный микрофон - разновидность конденсаторного микрофона. Принцип действия электретного конденсаторного микрофона основан на способности некоторых диэлектрических материалов сохранять поверхностную неоднородность распределения заряда в течение длительного времени.
Как работает электретный микрофон. Тонкая плёнка помещается в зазор конденсаторного микрофона (т.е. конденсатора, у которого одна из обкладок (мембрана) имеет возможность перемещаться под действием звукового сигнала) либо смещается на одну из обкладок. Это приводит к появлению некоторого постоянного заряда конденсатора. При изменении ёмкости, вследствие смещения мембраны, на конденсаторе проявляется изменение напряжения, соответствующее звуковому сигналу.
Электретный микрофон имеет чрезвычайно высокое сопротивление, что вынуждает подключать их к усилителям с высоким входным сопротивлением. В конструкцию практически всех электретных микрофонов входит предусилитель с большим входным сопротивлением. В корпус микрофона встраивают повторитель на полевом n-канальном транзисторе. Это позволяет снизить выходное сопротивление и уменьшить потери сигнала при подключении к входу усилителя сигнала микрофона. У электретных микрофонов с двумя выводами выход микрофона выполнен по схеме усилителя с открытым стоком. Несмотря на отсутствие необходимости в поляризующем напряжении, такие микрофоны требуют внешнего источника электропитания. Но так как электретные микрофоны по принципу работы являются конденсаторными, то постоянное напряжение в них обеспечивается зарядом электрета, тонким слоем нанесённого на мембрану и сохраняющим этот заряд продолжительное время.
Как и многие другие типы микрофонов, электретный микрофон характеризуется следующими параметрами.
Чувствительность микрофона; Номинальный диапазон рабочих частот; Неравномерность частотной характеристики; Характеристика направленности; Уровень собственного шума микрофона.

Время трансляции номера вызываемого абонента при импульсном наборе определяется по формуле 1

t_mc=Tn+t_mc(m-1),

Где: T-период импульса, 100 мс;

n-количество периодов в номере

t_mc-межсерийное время, 500 мс;

m-количество цифр в номере.

Цифры тональных номеронабирателей кодируются комбинациями двух звуковых частот. Этот способ получил название двухтонального многочастотного набора (DTMF) или просто частотный набор.

Стандартная раскладка клавиатуры и частот для 16-клавишной клавиатуры DTMF - номеронабирателя приведена на риунке

Рисунок 11-Раскладка клавиатуры и частот для 16-канальной клавиатуры DTMF-номернабирателя

Расчитаем время трансляции набираемых цифр номера абонента для импульсного набора номера tин=100*(2+5+3+7+1+4) +500(6-1)=4700мс,

Рассчитаем времятрансляции набираемыхцифр номера абонента для многочастного набора номера. Время трансляции номера вызываемого абонента при тональом наборе определяется:

Где Т-длительность двухчастной посылки, 40 мс,

Tmc-пауза, 30 мс

Tтн=40*6+30*(6-1)=390 мс,

Построим диаграмму изменения тока в цепи телефонного аппарата для заданных цифр номера

Рисунок 12-Диаграмма изменения тока в цепи ТА при импульсном наборе номера

Рисунок 13-Диаграмма изменения тока в цепи ТА при тональном наборе номера

Вывод: произведенный расчет показал, что время набора номера при импульсном наборе более чем в 10 раз превышает время при тональномспособе набора. Следовательно при тональном наборе номера время занятия приборов станции при установлении соединения меньше, как и само время установки соединения.

Литература

Р.А. Аваков, В.О. Игнатьев, Н.С. Чагаев. Управление системами электросвязи и их програмное обеспечение. М.:Радио и связь, 1991
В.С. Кулубякина, А.А. Горбатова Основы телекоммуникаций Контрольные задания.
А.В.Шмалько Цифровые сети связи. М. 2001
В.В. Романов, В.П. Кубанов. Системы и сети электросвязи. М Радио и связь, 1987

Системы передачи с частотным или временным разделением каналов

Системы передачи с частотным или временным разделением каналов

Задача №1

Задача 1.2

Задача 2

Задача 3

Структурная схема электронного телефонного аппарата

Рисунок 10 - Структурная схема электронного телефонного аппарата

Исходние данные представлены в табл.5.

Таблица5- Исходные данные

Время трансляции номера вызываемого абонента при импульсном наборе определяется по формуле 1

tmc=T*n+tmc*(m-1),

Где: T-период импульса, 100 мс;

n-количество периодов в номере

tmc-межсерийное время, 500 мс;

m-количество цифр в номере.

t_mc=Tn+t_mc(m-1),

t_mc-межсерийное время, 500 мс;