Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Проектирование магистральной многоканальной системы передачи

Минобрнауки России

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Юго-Западный государственный университет»

Кафедра

Телекоммуникаций

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «

Многоканальные телекоммуникационные системы »

(наименование учебной дисциплины)

на тему «

Проектирование магистральной многоканальной системы

передачи»

Автор работы

Д.С. Семенихин

(инициалы, фамилия)

(подпись, дата)

Специальность (направление подготовки)

210402.65

(код, наименование)

Средства связи с подвижными объектами

Группа

ТК-71з

Руководитель работы

В.Ю. Демьяненко

(инициалы, фамилия)

(подпись, дата)

Работа защищена

(дата)

Оценка

Председатель комиссии

В.Ю. Демьяненко

(подпись, дата)

(инициалы, фамилия)

Члены комиссии

А.А. Гуламов

(подпись, дата)

(инициалы, фамилия)

С.Г. Лукьянюк

(подпись, дата)

(инициалы, фамилия)

(подпись, дата)

(инициалы, фамилия)

Курск, 2012 г.
Минобрнауки России

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Юго-Западный государственный университет»

Кафедра

Телекоммуникаций

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Студент		Д.С. Семенихин	шифр	342072		группа		ТК-71з
		(фамилия, инициалы)

1. Тема		Проектирование магистральной многоканальной системы

2. Срок представления работы (проекта) к защите «					»				2012г.

3. Исходные данные (для проектирования, для научного исследования):
	Участок сети – магистральный, длина участка – 560 км,
	количество каналов 1820 ТЧ, тип кабеля КМ-4.
	коэффициент шума корректирующего усилителя – 6,
	запас помехоустойчивости регенератора – 8 дБ,
	падение напряжения ДП на одном НРП – 15 В,
	пикфактор сигнала – 15 дБ, среднеквадратическое отклонение сигнала – 7,
	соотношение между шумами квантования и инструментальными шумами
	– 4 ∙ 10^-4, минимальная защищенность от шумов квантования – 32 дБ,
	защищенность сигнала от дискретизации –57 дБ.


4. Содержание пояснительной записки курсовой работы (проекта):
	4.1. Содержание
	4.2. Введение
	4.3. Основная часть
	4.4. Заключение
	4.5. Список использованных источников (литературы)

Руководитель работы							В.Ю. Демьяненко
			(подпись, дата)				(инициалы, фамилия)

Задание принял к исполнению
			(подпись, дата)

Курск, 2012 г.

Содержание

Введение 4

1. Исходные характеристики рассчитываемой сети 5

2. Выбор системы передачи 6

3. Расчет параметров системы передачи 7

3.1 Расчет шумов для равномерного и нелинейного
кодирования 7

3.2 Определение шумов незанятого канала при равномерном и
неравномерном квантовании кодирования 9

3.3 Определение величины инструментальной погрешности
при равномерном и неравномерном квантовании 11

4. Расчет длины участка регенерации 13

4.1 Расчет допустимого значения вероятности ошибки для одного
регенератора 13

4.2 Расчет длины участка регенерации 14

4.3 Расчет цепи дистанционного питания 15

4.4 Схема организации магистральной сети 17

Заключение 18

Список использованных источников (литературы) 19

Введение

В современных условиях, с каждым днем, число абонентов систем связи растем с огромной скоростью. Следовательно одной из важнейших задач решаемых при проектировании и развертывании является задача организации наибольшего количества каналов связи абонентов при минимальных затратах материальных средств и людских ресурсов, сокращении времени развертывания линий и т. д. Решением данной дилеммы является применение многоканальных систем передачи.

Многоканальной системой передачи называется совокупность технических средств, обеспечивающих одновременную и независимую передачу сообщений от N источников к N получателям по одной проводной или радиолинии.

В данном проекте рассматривается создание магистральной многоканальной системы передачи с заданным числом каналов, длинной участка и параметрами кабельной линии. В ходе проектирования необходимо будет рассчитать шумы для равномерного и нелинейного кодирования, длину участка регенерации и количество регенерационных пунктов, цепь дистанционного питания. По результатам расчетов составить схему организации связи.

1 Исходные характеристики рассчитываемой сети

Для выполнения расчетов нам необходимы исходные параметры которые определят принцип построения системы и применяемое оборудование.

Базовые параметры, доступные нам приведены в таблице 1:

Таблица 1 – Исходные параметры для проектирования системы

Тип участка сети	Магистральный
Длинна участка (км)	560
Количество каналов ТЧ	1820
Тип кабеля	КМ-4
Коэффициент шума корректирующего усилителя	6
Запас помехоустойчивости регенератора (дБ)	8
Падение напряжения ДП на одном НРП, (В)	15
Пикфактор сигнала (дБ)	15
Среднеквадратическое отклонение сигнала (дБ)	7
Соотношение между шумами квантования и инструментальными шумами	4∙10^-4
Минимальная защищенность от шумов квантования (дБ)	32
Защищенность сигнала от дискретизации (дБ)	57

2 Выбор системы передачи

Определяющими данными для выбора системы передачи, из доступных нам, являются:

- тип участка сети – магистральный;

- длина участка – 560;

- количество каналов ТЧ – 1820;

- тип кабеля – КМ-4;

Системой передачи подходящей для данного типа участка, длины линии передачи, числу каналов ТЧ и типу используемого кабеля является типовая система многоканальной связи ИКМ-1920, ее характеристики приведены ниже.

Аппаратура ИКМ-1920 предназначена для организации каналов на внутризоновых и магистральных сетях при использовании коаксиальных кабелей КМ-4 с парами 2,6/9,5 мм. Линейный тракт организуется по однокабельной схеме.

Скорость передачи цифрового сигнала – 139264 кбит/с.

Максимальная дальность связи – 12500 км.

Максимальная длина переприемного участка – 2500 км.

Цепи усиления регенератора обеспечивают компенсацию затухания участка в пределах от 45 до 63 дБ (на частоте 69632 кГц).

Тип кода в линии – КВП-3 со скремблированием.

Длительность цикла равна 15.625 мкс, он содержит 2176 импульсных позиций и условно разбит на 4 группы по 544 позиций в каждой.

Дистанционное питание НРП осуществляется по центральным жилам коаксиальных пар постоянным током 400 мА. Максимальное напряжение ДП равно 1700 В. Длина секции ДП составляет примерно 240 км.

Служебная связь между оборудованием четверичного временного группообразования осуществляется по цифровому каналу, между промежуточными станциями – по ВЧ и НЧ каналам служебной связи. Телеконтроль осуществляется без перерыва связи.

3 Расчет параметров системы передачи

3.1 Расчет шумов для равномерного и нелинейного кодирования

В случае равномерного квантования, когда каждый шаг квантования имеет величину ΔU_p, мощность шума квантования в полосе частот канала ∆F равна

(3.1)

где f_д – частота дискретизации сигнала.

Следовательно, чем меньше шаг квантования, тем меньше и мощность шума квантования, но при этом число шагов квантования должно быть пропорционально больше, чтобы охватить весь динамический диапазон сигнала.

Найдем динамический диапазон сигнала:

(3.2)

Величина шага квантования:

(3.3)

где N_кв – число шагов квантования.

Мы знаем, что N_кв = 2^m , m – число разрядов двоичного кода при равномерном квантовании.

Теперь можно найти необходимое число разрядов кодирования при равномерном квантовании для заданной минимальной защищенности от шумов квантования:

(3.4)

(3.5)

(3.6)

При нелинейном квантовании общее число уровней квантования уменьшается по сравнению с линейным в том же динамическом диапазоне сигнала. В результате удается снизить разрядность кодовой канальной комбинации до m = 8 (N_кв = 2⁸ = 256). Во всех современных ЦСП с ИКМ (в том числе в ИКМ–1920) канальные кодовые комбинации при передачи речи формируются при помощи нелинейного восьмиразрядного кодирования.

3.2 Определение шумов незанятого канала при равномерном и неравномерном квантовании

При отсутствии входных телефонных сигналов на входе кодера действуют слабые помехи, к которым относятся, например, собственные шумы и переходные помехи, остатки плохо подавленных импульсов, управляющих приемопередатчиками и т.п. Если к тому же характеристика кодера в силу нестабильности параметров его узлов и питающих напряжений окажется смещенной так, что уровень нулевого входного сигнала будет совпадать с уровнем решения кодера, то помеха с любой, сколь угодно малой амплитудой будет приводить к появлению кодовой комбинации, отличной от нулевой.

Псофометрическая мощность этих шумов на нагрузке 600 Ом:

(3.7)

Рассчитаем шумы незанятого канала при неравномерном квантовании, зная что:

∆U_но – минимальный шаг при неравномерном квантовании
(∆U_но = 2^-11 ∙ U_огр, U_огр = 1,112В);

k_п – псофометрический коэффициент (k_п = 0,75);

ΔF – полоса частот канала ТЧ (ΔF = 3,1 кГц);

f_д – частота дискретизации (f_д = 8кГц) .

При равномерном квантовании величину ∆U_но заменим на ∆U_p - величину шага.

3.3 Определение величины приведенной инструментальной погрешности при равномерном и неравномерном квантовании

В процессе аналого-цифрового преобразования в оконечном оборудовании возникают шумы, определяемые отклонением от идеальных характеристик преобразователя. Указанные отклонения вызываются переходными процессами при формировании АИМ-группового сигнала и конечной точностью работы отдельных узлов кодера. Уровень инструментальных шумов возрастает при увеличении скорости передачи и разрядности кода.

Мощность инструментальных шумов на единичном сопротивлении можно определить по формуле:

(3.8)

где: ε – среднеквадратичное значение приведенной инструментальной погрешности преобразования;

m – разрядность кода;

∆U – шаг квантования.

Соотношение между шумами квантования и инструментальными шумами оказывается равным:

(3.9)

Зная Н можно найти величину приведенной инструментальной погрешности:

(3.10)

При неравномерном квантовании:

При равномерном квантовании:

4 Расчет длины участка регенерации

4.1 Расчет допустимого значения вероятности ошибки для одного регенератора

(4.1)

Согласно рекомендации Международного союза электросвязи – секция телекоммуникаций (МСЭ-Т) допустимая вероятность ошибки между оконечными устройствами (абонентами) Р_ош=10^-6. Вероятность ошибки равномерно распределяется между участками номинальной цепи. Тогда учитывая, что в ЦСП суммируются вероятности ошибки, получим условное значение допустимой вероятности ошибки на 1 км линейного тракта:

В этом случае Р_ош равно:

(4.2)

где l_уч – длина участка номинальной цепи основного цифрового канала (для ИКМ-1920 l_уч = 2500 км ) .

С целью обеспечения более высокого качества передачи МККТТ рекомендует при разработке цифровых систем руководствоваться допустимой вероятности ошибки на 1 км линейного тракта для магистрального участка –
10^-11.

4.2 Расчет длины участка регенерации

При работе ЦСП по коаксиальным кабелям основным видом помех, определяющих длину участка регенерации, являются тепловые помехи.

Для оценки допустимого значения защищенности можно воспользоваться выражением:

(4.3)

где: m_y – количество уровней в коде (Во всех остальных современных ЦСП типа ИКМ-30, ИКМ-120, ИКМ-480 и ИКМ-1920 применяются трехуровневые линейные коды, конкретно в ИКМ-1920 – HDB-3);

ΔA_з – запас помехозащищенности, учитывающий неидеальность узлов регенератора и влияние различных дестабилизирующих факторов;

P_ош – величина ошибки на 1 регенераторе.

Ожидаемая защищенность от собственных помех будет равна:

(4.4)

где P_пер = 10÷12 дБ – уровень передачи.

Приравняв А_з.сп и А_з.доп найдем длину участка регенерации.

(4.5)

Коэффициент затухания кабеля КМ-4

(4.6)

где: f – рабочая частота (для ИКМ-1920 69,639 МГц).

Исходя из длины участка регенерации, рассчитаем количество пунктов регенерации, которое равно отношению общей длины линии связи к длине участка регенерации (для упрощения расчетов, улучшения общего качества лини, принимая в расчет кратность строительной длинны кабеля – 0,5 км, примем длину участка регенерации равной 5 км) т.е. n = 560/5 = 112

4.3 Расчет цепи дистанционного питания

Дистанционное питание линейных регенераторов в основном осуществляется стабилизированным постоянным током по схеме "провод – провод" с использованием дополнительных жил кабеля или центральных жил коаксиальных пар. При этом НРП включаются в цепь ДП последовательно.

Дистанционное питание подается в линию от блоков ДП, устанавливаемых либо на стойках ДП, либо на стойках оборудования линейного тракта, которые размещаются на оконечных (ОП) и промежуточных обслуживаемых регенерационных (ОРП) пунктах. При этом на секции ОРП-ОРП (или ОП-ОРП), называемой секцией дистанционного питания, организуется два участка дистанционного питания: половина НРП обеспечивается питанием от одного ОРП, а вторая половина – от другого ОРП (с организацией шлейфа по ДП на смежном для двух участков НРП).

При расчете напряжения на выходе блока ДП следует учитывать падение напряжения на участках кабеля и на НРП, т.е.

(4.7)

где: I_дп – ток дистанционного питания (А);

R₀ – километрическое сопротивление цепи кабеля, используемой для передачи ДП, постоянному току (Ом/км);

l_дп – длина участка ДП, км;

n – число НРП, питаемых от одного ОП (или ОРП);

U_нрп – падение напряжения на одном НРП (В).

Очевидно, что ОРП таким образом должны быть размещены на магистрали, чтобы выполнялось условие U_дп ≤ U_{дп
макс}, где U_{дп
макс} – максимальное напряжение на выходе источника ДП, используемого в ЦСП данного типа.

Из расчетов видно, что для организации участка магистральной сети без применения ОРП характеристики по напряжению и длине линии связи не удовлетворяют выбранному оборудованию, следовательно сеть необходимо разбить на несколько участков и установить ОРП. Всю сеть мы разобьем на три равных по длине и количеству НРП участков.

4.4 Схема организации магистральной сети

На основе полученных данных построим схему организации магистральной сети (рисунок 4.1)

ОС1

ОС2

ОРП

НРП

l₀ = 540 км

l_{дп = 190 км}

l_{уч = 5 км}

1/1

2/1

38/1

1/2

17/2

18/2

36/2

38/3

1/3

2/3

l_дп = 180 км

Рисунок 4.1 - Схема организации магистральной сети

Заключение

В проекте мы рассматривали создание магистральной многоканальной системы передачи с заданным числом каналов, длинной участка и параметрами кабельной линии.

В ходе выполнения проекта рассчитаны основные параметры линии передачи такие как: шумы для равномерного и не равномерного квантования, длину участка регенерации и количество регенерационных пунктов, цепь дистанционного питания. Также определены шумы незанятого канала при равномерном и неравномерном квантовании кодирования, величины инструментальной погрешности при равномерном и неравномерном квантовании, допустимые значения вероятности ошибки для одного регенератора,

Результатом выполнения проекта явился выбор системы передачи подходящей по все указанным в задании критериям (число каналов – 1820, длина участка – 540 км, тип кабеля – КМ-4, тип участка – магистральный), такой системой является – ИКМ-1920.

По результатам расчетов с учетом особенностей и возможностей системы ИКМ-1920 создана схема организации магистральной сети с указание количества регенерационных пунктов (обслуживаемых и необслуживаемых) и принадлежности необслуживаемых регенерационных пунктов к источникам дистанционного питания.

Список используемых источников (литературы)

1. Многоканальные системы передачи: Учебник для вузов / Н.Н. Баева, В.Н. Гордиенко, С.А. Курицын и др.; Под ред. Н.Н. Баевой, В.Н. Гордиенко. - М.: Радио и связь, 1997. - 560 с.: ил.

2. Многоканальные системы передачи: Учебник / В.И. Кириллов. – М.: Новое знание, 2003. –751 с.: ил.

3. В.Н. Гордиенко, М.С. Тверецкий. Многоканальные телекоммуникационные системы: учебник для вузов. - М.: Горячая линия-Телеком, 2005. – 22с.

4. Баева Н.Н., Гордиенко В.Н. и др. «Многоканальные системы передачи» М.: Радио и связь, 1996;

5. Иванов В.И., Гордиенко В.Н., Попов Г.Н. и др. «Цифровые и аналоговые системы передачи» М.: Радио и связь, 1995;

6. Дегтярев А.И., А.В.Тезин «Пособие по курсовому и дипломному проектированию цифровых систем передачи» – Орел.: Академия ФАПСИ, 2002;

7. Денисов М. Ю. «Цифровые системы передач» - Орел: ВИПС, 1996.

8. http://www.siblec.ru

9. http://www.metods-rgrtu.ru/index.php/metods0-999/347-141?start=9

10. http://rudocs.exdat.com/docs/index-131725.html?page=4

Проектирование магистральной многоканальной системы передачи