Типовые первичные сигналы и их основные параметры

Типовым первичным сигналом считают ПЭС с нормализованными пара­метрами. Для аналоговых сигналов в первую очередь нормализуют полосу час­тот, где в основном сосредоточена энергия сигнала, для цифровых сигналов — тактовую частоту следования элементарных символов.

Телефонный сигнал. Усредненная спектральная плотность (синоним — энер­гетический спектр) речевого сигнала, получаемого на выходе микрофона теле­фонного аппарата, показана на рис.. Спектр сосредоточен в основном в пре­делах от 0,3 до 3,4 кГц. Это обусловлено, в первую очередь, параметрами первичных абонентских преобразователей — микрофона и телефона. Макси­мум спектра соответствует частоте , которая для мужских и женских голосов изменяется в пределах от 300 до 500 Гц.

Отношение средней мощности сигнала Р_ср к мощности той максимальной ошибки Р_е, которую еще не чувствует ухо в условиях разговора, для всех або­нентов, как показывает эксперимент [7], составляет

10 1g P_cp/P_e = ( 27 + 28 ), дБ.

То же можно сказать и о пик-факторе любого абонентского сигнала, кото­рый равен дБ.

Тогда динамический диапазон сигнала равен

, дБ.

При оценке информационной производительности источников телефон­ного сигнала необходимо учесть, что каждый абонент говорит в сред­нем половину времени, отводимого для

диалога с другим абонентом. Кроме того, значительная доля времени уходит на паузы,

обдумывание ответов и т.п. За счет указанных факторов производительность источника

сообщений уменьшается в среднем в 3—4 раза, что учитывается коэффициентом

активности. Тогда получим

Сигнал звукового вещания. Источниками звука при передаче программ звукового вещания (ЗВ) обычно являются музыкальные инструменты и голос человека. В качестве первичных преобразователей сигнала ЗВ используются высококачественные широкополосные микрофоны и громкоговорители, спо­собные в принципе передать весь спектр звуков, которые может слышать че­ловеческое ухо. Частотный спектр сигнала вещания расположен в полосе час­тот от 15 до 20 000 Гц. Однако в зависимости от требований к качеству воспроизведения полоса частот может быть ограничена:

для передачи по высшему классу — F_H = 0,02 кГц, F_B = 15 кГц;

по первому классу — F_H = 0,05 кГц, F_B = 10 кГц;

по второму классу — F_H = 0,1 кГц, F_B = 6 кГц.

Как правило, по международным магистралям международные и республи­канские программы ЗВ передаются по 1-му классу, местные распределитель­ные сети ЗВ обычно обеспечивают качество передачи по 2-му классу, аппарату­ра студий и домов звукозаписи рассчитывается на передачу сигнала ЗВ по высшему классу.

Допустимая ошибка воспроизведения сигнала ЗВ, оцениваемая величиной, дБ, находится путем профессиональной экспертизы при исполь­зовании высококачественной аппаратуры (первичных преобразователей). Она составляет примерно 54 - 56 дБ. Пик-фактор сигнала ЗВ равен 16 - 18 дБ. Соот­ветственно динамический диапазон на основании равен D = 70 - 74 дБ. Из определяем производительность источника сигнала ЗВ:

кбит/с

Факсимильный сигнал. Характеристики факсимильного сигнала (ФС) су­щественно зависят от видов первичных преобразователей.

Для большинства двухградационных ФС нижняя частота спектра F_H равна нулю, а верхняя F_B не превышает 1,4 кГц. Тогда на основании производительность источника ФС равна:

кбит/с

При использовании факсимильной аппаратуры «Газета-2», применяемой для передачи газетных полос по междугородным линиям связи, наивысшая частота рисунка равна 180 кГц при времени передачи одной полосы 2,3... 2,5 мин Изображение газетной полосы является растрированным (штриховым) с числом уровней L = 2. Тогда

дБ.

Сигнал дискретной информации (СДИ) «рождается» от искусственных, а не от естественных источников информации и представляет собой последователь­ность двоичных (двухуровневых) символов.

Скорость передачи оценивают или частотой , или числом элемен­тарных символов за 1 с в бодах (1 Бод соответствует передаче одного символа в се­кунду). По этому параметру источники дискретной информации делят на низ­коскоростные (в их числе и телеграфные), которые имеют скорость не более 200 Бод, среднескоростные — от 300 до 1200 Бод и высокоскоростные — более 1200 Бод.

Основным типовым цифровым сигналом () считают сигнал, образован­ный путем аналого-цифрового преобразования типового аналогового телефон­ного сигнала. Такой цифровой сигнал характеризуется тактовой частотой 64 кГц (информационная производительность соответственно 64 кбит/с) и определен­ной структурой. На базе основного цифрового сигнала по определенным пра­вилам формируют первичный (), вторичный (Е₂), третичный (Е₃) и четверич­ный (Е₄) цифровые сигналы, которые характеризуются соответствующей тактовой частотой: 2048; 8448; 34 368; 139 264 кбит/с.

Телевизионный сигнал. В телевидении, так же как и при факсимильной связи, первичный сигнал формируется методом развертки. Электрический сигнал, включающий в себя сигнал изображения и управляющие импульсы, называется полным телевизионным сигналом [12]. Для сигнала вещательного телевидения характерно D - 40 дБ, F_B = 6,0 МГц. Тогда имеем Мбит/с.

ТИПОВЫЕ КАНАЛЫ ПЕРЕДАЧИ И ИХ ПАРАМЕТРЫ

Каналом передачи называется совокупность технических средств, включая среду распространения, которые обеспечивают передачу сигналов между двумя точками (в том числе между источником и получателем сообщений) в заданном диапазоне мощностей (уровней), частот и скоростей (времени) передачи. Ка­нал передачи называют цифровым, если между указанными точками передается сигнал только в цифровой форме; аналоговым — при использовании аналого­вых методов передачи; смешанным аналого-цифровым — если на одних его участках используют аналоговые, а на других — цифровые методы передачи сигналов электросвязи.

В общем случае канал передачи должен вносить малые искажения в пере­даваемое сообщение, поэтому уместно его рассматривать как линейный элект­рический четырехполюсник, характеризуемый набором (блоком) следующих параметров и характеристик:

1) номинальные и реальные значения входного () и выходного () сопротивлений и соответственно затухание несогласованности (отражения) на входе и выходе ;

2) номинальные уровни сигнала на входе (р_вх) и выходе (р_вых), остаточное затухание канала передачи а_кном, разброс затухания ;

3) номинальная частотная характеристика затухания канала передачи и гра­ничные частоты канала F_K.M, F_K.B;

4) амплитудно-частотные искажения (АЧИ), переходные (ПХ) и импульс­ные (ИХ) характеристики.

Рассмотрим более подробно эти параметры.

Затухание несогласованности (отражения) на входе определяется в децибе­лах выражением

Аналогично определяется затухание отражения на выходе. Как правило, относительное отклонение входного (выходного) сопротивления от номи­нального значения не должно превосходить 10%, тогда следует, что.

Остаточное затухание канала на частотеравно

,ДБ.

Частотная характеристика затухания определяется выражением

,ДБ.

Каналы связи характеризуются шириной полосы пропускания, динамическим диапазоном, остаточным затуханием и отношением мощности сообщения к мощности шумов на выходе.

Шириной канала называется эффективно передаваемая полоса частот. Граничные частоты определяются на уровне 6 или 8,7 дБ относительно затухания на частоте, принятой в качестве частоты измерительного сигнала.

Динамический диапазон канала:

где - допустимые значения min и max мощности в канале.

Остаточное затухание канала (или усиление) представляет рабочее затухание канала при подключении к нему нагрузок, равных номинальному входному и выходному сопротивлению.

дБ,

где — уровни сообщения (сигнала) на входе и выходе канала.

При передаче речи фазо-частотные искажения канала передачи сравни­тельно мало влияют на качество связи. Но если такой канал используется также для передачи данных и факсимильной связи, то тогда большие ФЧИ в нем не­допустимы. Для оценки и нормирования ФЧХ обычно рассматривают характе­ристику группового времени запаздывания (ХГВЗ)

ХГВЗ показывает отличие во времени прихода различных компонентов сигнала по отношению к компоненту на частоте.

Требования к равномерности ХГВЗ и АЧХ канала передачи зависят от вида сигналов. Так, для ТЛФ форма сигнала не является критичной, а важно сохра­нить неискаженным только соотношение между амплитудами спектральных составляющих. Для факсимильного и телевизионного сигналов необходимо сохранить как спектральный состав, так и форму. При этом для канала нужно задать одновременно допустимую характеристику затухания (или ) и ГВЗ .

Амплитудная характеристика (АХ) канала передачи определяется несколь­кими способами.

1. Мгновенная динами­ческая характеристика (МДХ) — это зависимость между мгно­венными значениями напря­жения на входе и выходе: U_BX(t). Если , где К = const, то МДХ такого вида характери­зует линейный канал (тракт) передачи.

2. Зависимость амплитуды основной гармоники на выходе от ам­плитуды основной гармоники на входе : = . Примерный вид этой зависимости показан. Часто используют аналогичную зависимость между действующими (эффективными) напряжениями на входе и выходе: . Угол наклона зависимостей 1, 2, 3 на рис. од­нозначно определяется коэффициентом передачи по напряжению. Так, если , то, для имеем , а для — соответствен­но K_H2 > 1.

Варианты спектра шума (помехи) показаны на рис., где кривая 1 соответствует помехе с равно­мерным спектром, кривая 3 — спадающим, а кривая 2 — нарастающим от частоты спектром. И хотя при этом мощности помех всех трех видов могут быть одинаковыми, их воздействие (ощущение потре­бителем) будет оцениваться по-разному. Чтобы учесть это обстоятельство и не прибегать каждый раз к субъективной экспертизе потребителя ин­формации, используют процедуру «взвешивания» помехи.

«Взвешивание» мощности помехи производят с помощью устройства, которое называется взвешивающим фильтром. Этот электрический фильтр имеет частотную характеристику, которая эквивалентна частотной характеристике органа восприятия потребителя.

В каналах, предназначенных для передачи телефонных сообщений, вещания и телевизи­онных изображений, принято определять взвешенную мощность помех. Вследствие того, что слуховое восприятие человека на разных частотах не одинаково, мешающее действие помех на разных частотах не одинаково.

Относительная степень подавления помех в различных участках спектра показана в виде кривой 1. Помехи на частоте 1 кГц воспринимаются значительно сильней, чем на других частотах. Если выполнить электрический фильтр, коэффициенты передачи которого соответствует кривой слухового восприятия, то при измерении мощности помех с энергетическим спектром G(F), прошедшим такой фильтр, получим величину мощности

помех, называемой взвешенной. Эта мощность будет аналогична той, которая получается при слуховом восприятии:

,

где F_H = 300Гц, F_B = 3400Гц, сопротивление согласованное с фильтром.

При расчётах взвешенной мощности обычно используют взвешенные коэффициенты:

Взвешенные коэффициенты при измерениях в телефонных каналах называют псофо-метринеским - К_п, для телевизионного канала - визометрическим К_в.

Характеристика затухания визометрического фильтра для канала яркости черно-белого теле­видения стандарта 625 строк

Зная исофометрические коэффициент и среднюю мощность шума Р_ш на выходе теле­фонного канала можно вычислить псофометрическую мощность шума:

,

Аналогично визометрическое напряжение шума:

.

Для телефонных каналов с полосой 300 -3400 Гц при равномерном спектре помех:

Для вещательных каналов с полосой 50-10000 Гц:

Для телевизионных систем, работающих в полосе 50 Гц - 6МГц при равномерном спек­
тре:

Для шумов со спектром треугольной формы, которые наблюдаются в системах связи с
ЧМ:

ПРЕДИСКАЖЕНИЯ ПРИ ПЕРЕДАЧЕ ПО РРЛ ГРУППОВОГО ТФ СООБЩЕНИЯ

Отношение с/ш зависит от индекса модуляции М,. Если для всех каналов будет оди­наковым, то для различных ТФ каналов будет различным, для верхних он будет меньше, чем в нижних. Для выравнивая Р_ш применяют предискажения спектра группового сообщения, при которых уровни передачи верхних каналов повышаются.

На входе частотного модулятора включен предискажающий четырехполюсник, при этом общая девиация частоты должна оставаться неизменной, на приемном конце ставится восстанавливающий четырехполюсник.

Частотная характеристика определяется рекомендациями МККР

Предискажения обусловленные влиянием предискажающего четырехполюсника предполагают уве­личение девиации частоты верхних каналов на 4 дБ (1,58 раза) и уменьшение для нижнего на 4 дБ.

ПРЕДИСКАЖЕНИЕ ЧМ СИГНАЛА ПРИ ПЕРЕДАЧЕ ПО РРЛ ТВ ПРОГРАММ

По рекомендациям МККР напряжение видеосигнала на входе и выходе РРЛ при наибольшем размахе от уровня синхроимпульса до уровня белого шума при полу полярной.
должно равняться 1 В на сопротивлении 75 Ом. При этом размах изменения частоты должен
составлять 8 МГц.

Передача видеосигнала по РРЛ производится с предискажениями, поскольку видеосиг­нал несимметричен из-за наличия в нем синхронизующих кадровых и строчных импульсов, что приводит к появлению постоянной составляющей и может достигать 50% от размаха сигнала.

Размах видеосигнала, в котором нет привязки постоянной составляющей, возрастает примерно в 1,5 раза, что приводит к расширению модуляционной характеристики. Умень­шить размах можно применением специальных схем привязки постоянной составляющей либо применением предискажений.

Для этого ставится предискажающий контур, который ослабляет уровень составляющих нижних частот. Полный размах видеосигнала на входе модулятора уменьшается в 1,5 раза.

Кроме того, предискажения уменьшают переходные помехи канала изображения на ка­нал звука (прослушивание кадровых синхроимпульсов).

Если в канале обеспечивается передача нормализованного числа аналоговых сигналов то­нальной частоты или основных цифровых сигналов в соответствующей полосе частот с соответствующей скоростью передачи, то тогда его принято называть групповым трактом. В типовом групповом тракте нормированы число передава­емых сигналов, полоса пропускания, скорость передачи и другие параметры, Указанные выше.

Рассмотрим сначала типовые аналоговые каналы и тракты.

1. Канал тональной частоты (ТЧ) характеризуется следующими параметрами:

- полоса частот кГц; кГц;

- входное и выходное сопротивление Ом;

- измерительные уровни на входе и выходе на частоте 800Гц: дБм; дБм;

- остаточное затухание канала на частоте 800 Гц:

2. Предгрупповой (строен­ный) тракт имеет следующие стандартизованные параметры:

- полоса частот: F_K =12 Гц, F_KB =24 кГц,

- входное (выходное) со­противление: Ом:

- средняя мощность и уро­вень группового сигнала в «ну­левой» точке:

мкВт; дБм;

- номинальная защищенность группового сигнала: А₃ = 25 дБ;

- номинальные значения измерительных уровней на входе и выходе: дБм дБм;

- остаточное затухание: а_к = —22 дБ.

Пропускная способность канала равна

кбит/с

Первичный групповой тракт (ПГТ) предназначен для передачи 12 теле­фонных сигналов. Его основные параметры:

- полоса частот: F_KH = 60 кГц, F_KB = 108 кГц, F_K = 48 кГц;

- входное (выходное) сопротивление: Ом;

- номинальные измерительные уровни на входе и выходе и остаточное за­тухание:

дБм; дБм; дБ;

- средняя мощность и уровень группового сигнала в «нулевой» точке: Р_{с ср0} = 12 • 32 = 384 мкВт; р_{с ср0} = -4 дБм;

- нормируемая защищенность группового сигнала от помех в этой точке не хуже: А₃ 21 дБ;

- пропускная способность, определяемая из (1.55), равна:

С_к =48*10³*21/3 =336 кбит/с.

Используя данные о параметрах сигнала звукового вещания, можно опре­делить, что ПГТ практически пригоден для передачи двух сигналов ЗВ по выс­шему и первому классу, так как выполняются условия и по пропускной способности.

Вторичный групповой тракт (BГT) предназначен для передачи 60 теле­фонных сигналов. Его основные параметры:

- полоса частот (кГц): F_KH 312, F_KB 552, F_K 240;

- входное (выходное) сопротивление: = 75 Ом;

- номинальные измерительные уровни на входе и выходе и остаточное затухание:

= -36 дБм; = -23 дБм; а_к = -13 дБ;

- средняя мощность и уровень группового сигнала в «нулевой» точке: мкВт; дБм;

- допустимая мощность и уровень помехи в «нулевой» точке: Р_п0 = 16 мкВт; р_п0 = -18 дБм;

- пропускная способность ВГТ, равна

бит/с.

Сравнивая параметры ВГТ и сигнала ИГП, видим, что пропускная способ­ность ВГТ избыточна для передачи сигнала ИГП, а по полосе пропускания они близки. Передача сигнала ИГП требует дополнительного преобразования по частоте, так как F_CВ = 180 кГц < F_KM = 312 кГц.

Параметры типовых первичных сигналов

Сигнал	КСН, кГц	РСВ, кГц	DС, дБ	A3, дБ	IС. кбит/с
Телефонный	0,3	3,4
Звукового вещания	0,05
Факсимильный при и = 120 стр/с:
полутоновый		1,465			1,17
штриховой.		1,465	—		2,93
Телевизионный					80*10^3
Передачи данных		0,5	—

Параметры типовых аналоговых трактов

Параметр	Предгрупповой	Первичный	Вторичный	Третичный
Границы эффективной передачи полосы частот, кГц	12,3-23,4	60,6-107,7	312,3-551,4	812,6-2043,7
Выходное и входное сопротивле­ние, Ом
Номинальные измеряемые уровни на вх/вых, дБм	-36 -14	-36 -23	-36 -23	-36 -23
Остаточное затухание, дБ	-22	-13	-13	-13
Допустимая неравномерность час­тотной характеристики остаточно­го затухания, дБ	0,87	0,87	0,87	0,5
Средняя мощность сигнала в «ну­левой» точке, мкВт
Допустимая мощность невзвешенных помех (L = 25 • 10^3 км), мкВт	0,8	3,16
Пропускная способность (L = 25 ∙ 10^3 км), Мбит/с	0,082	0,336	1,68	8,5

Основные параметры типовых цифровых трактов приведены в табл., где варианты под номерами 1—4 соответствуют цифровым трактам европей­ской плезиохронной цифровой иерархии (англоязычное сокращение — PDH), а варианты 5—7 — международной синхронной цифровой иерархии (SDH). Кроме номинальной скорости передачи (число элементарных симво­лов, передаваемых за 1 с), в табл. 1.3 приведены номинальные значения амп­литуды и длительности символа логической единицы на входном/выходном сопротивлении, которое может быть симметричным (сим.) или несиммет­ричным (н/сим.). Для полной характеристики цифровых трактов указывают также структуру соответствующего цифрового сигнала на входе/выходе такта, трафарет (поле допуска) для допустимой формы импульса, стыковой °Д передачи, с помощью которого обеспечивается согласованное соедине­ние цифровых трактов разных уровней и др.

Пропускную способность цифровых трактов часто характеризуют чис­лом эквивалентных основных цифровых каналов (ОЦК). Каждый ОЦК (позиция 8 в табл. 1.3) обеспечивает передачу одного основного цифрового сигнала — аналогового телефонного сигнала в цифровой форме с нормали­зованными параметрами. Знак * в табл. отмечает то обстоятельство, что первичный цифровой тракт SDH эквивалентен или одному четверичному, или трем третичным, или 63 первичным трактам PDH.

Параметры типовых цифровых трактов

Цифровой тракт	Номинальная скорость переда­чи, кбит/с	Входное/выход­ное сопротив­ление, Ом	Амплитуда импульса, В	Длитель­ность им­пульса, НС	Эквивалент­ное число ОЦК
PDH: 1. первичный	2 048	120 (сим.)	3,00
2. вторичный	8 448	75 (н/сим.)	2,37
3. третичный	34 368	75 (н/сим.)	1,00	14,55
4. четверичный	139 264	75 (н/сим.)	0,55	3,59
SDH: 5. первичный	155 520	75 (н/сим.)	0,55	3,216	1 х1920* (63 х 30; 3 х 480)
6. вторичный	622 080	75 (н/сим.)	0,55	0,804	4 х1920*
7. третичный		75 (н/сим.)	0,55	0,201	16 х920*
8. основной цифро­вой канал		120 (сим.)	1,00	7,8 мкс

Соответствующая цифровая система передачи (ЦСП) с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ) появилась в 1962 г. и была предназначена для организации соединительных линий между АТС по симметрично-парамертно городского телефонного кабеля. Такое решение было вынужденным, поскольку расширение телефонной канализации в условиях больших городов практически невозможно, а аналоговые системы передачи с частотным разделением каналов не обладают достаточной помехоустойчивостью для удов­летворительной работы по таким линиям. Отечественные системы ИКМ появились в 1980 г. к Москов­ской Олимпиаде.

Был создан ряд (иерархия) ЦСП с ИКМ с различными пропускными способностями (по принципу группообразования в аналоговых СП), предназначенных для организации линий передачи по медному кабелю между узлами коммутации сети связи. МСЭ-Т (бывший МККТТ) утвердил три различных иерар­хии скоростей передачи ЦСП. Поскольку тактовая синхронизация генераторного оборудования ЦСП не была предусмотрена, цифровые иерархии получили название плезиохронных (ПЦИ); скорости передачи ПЦИ приведены в табл.

Ступень	Скорости передачи и обозначения в иерархиях:
иерархии	европейской (в том числе российской) американской	японской
	64 кбит/с ОЦК 64
	2,048 Мбит/с Первичная ВГ (Е1) 1544 (Т1)	1544 (Л)
	8,448 Мбит/с Вторичная ВГ (Е2) 6312 (Т2)	6312 (J2)
	34,368 Мбит/с Третичная ВГ (ЕЗ) 44736 (ТЗ)	32064 (J3)
	139,264 Мбит/с Четверичная ВГ (Е4) —	97728 (J4)
STM-1	155,520 Мбит/с синхронный транспортный модуль первого уровня
STM-4.K	2,488320 Гбит/с синхронный транспортный модуль 16-го уровня
STM-J	9,953280 Гбит/с синхронный транспортный модуль 64-го уровня
STM-256	39,813120 Гбит/с синхронный транспортный модуль 256-го уровня

Сокращения: ВГ - временная группа; ОЦК - основной цифровой канал.

Наряду с известными преимуществами цифровой формы представления сигналов проявился и ее основной недостаток: ширина полосы частот сигнала ЦСП с ИКМ шире в 16 раз полосы частот аналого­вой системы передачи с частотным разделением и равным количеством каналов. Высокая помехоустой­чивость цифрового сигнала позволяет передавать ПВГ по симметричным городским, ВВГДВГ по симме­тричным междугородным, ТВГ по малогабаритным коаксиальным и ЧВГ - по нормализованным коакси­альным кабелям. При передаче цифровых потоков по стволам аналоговых радиорелейных линий (РРЛ) Происходят значительные потери пропускной способности, в связи, с чем произошла замена оборудования РЛ и спутниковых систем передачи на цифровое. Дальнейшее повышение скорости передачи стало возможным лишь при появлении адекватной потребностям цифровой передачи сигналов широкополосной направляющей системы - волоконно-оптического кабеля (ВОК).

Общие технические требования на аппаратуру цифровых систем передачи сформулированы в ря­де документов управления сертификации, относящихся к оборудованию, построенному на традицион­ных принципах плезиохронной цифровой иерархии (ПЦИ, англ.сокр. — PDH) и относительно новой тех­нологии синхронной цифровой иерархии (СЦИ, англ. сокр. — SDH).

СЦИ - это набор цифровых транспортных структур, стандартизованных для транспортирован соответственным образом адаптированной нагрузки по физическим сетям передачи.

Основной информационной структурой в оборудовании СЦИ является синхронный транспорты модуль (STM). Он используется для организации соединений в слое секций СЦИ и состоит из полезна информационной нагрузки и секционного заголовка (SOH), объединенных в блочную цикловую структуру с периодом повторения 125 мкс, равным периоду повторения цикла первого уровня Е1 ПЦИ. Содержащаяся в нем информация соответственно подготовлена для последовательной передачи со скоростью, синхронизованной с сетью. Базовый STM (обозначается STM-1) имеет скорость 155520 кбит/c содержит одну группу административных блоков (AUG) и SOH. STM-N содержит N групп административных блоков и SOH. Значения N соответствуют уровням СЦИ и устанавливаются в Рекомендации МСЭ G.707.

Скорости передачи информации в трактах оборудования ПЦИ и СЦИ, эксплуатируемого на наши сетях, представлены ниже в таблице 6.1.

Обозначение	Скорость передачи
цифрового тракта		в кбит/с
	Уровень ПЦИ
Е1
Е2
ЕЗ
Е4
	Уровень СЦИ
STM-1
STM-4
STM-16

Основным отличием системы передачи СЦИ от традиционных систем ПЦИ является переходовый принцип группообразования. Поясним это в сравнении.

Система ПЦИ использует принцип асинхронного мультиплексирования см. рис., которому для мультиплексирования, например четырех потоков Е1 (2048 кбит/с) в один по (8448 кбит/с) производится процедура выравнивания тактовых частот приходящих сигналов.

В результате при демультиплексировании необходимо производить пошаговый процесс восста­новления исходных каналов. Так при передаче цифрового потока первого уровня через систему переда­чи, работающую со скоростью передачи третьего уровня ЕЗ, необходимо на передающей стороне про­извести последовательное преобразование: Е1-Е2-ЕЗ, а затем в каждом пункте выделения этого Е1 по­тока выполнить пошаговое демультиплексирование: ЕЗ-Е2-Е1.

Иерархия группообразования типового оборудования ПЦИ

СТРУКТУРА РАДИОСИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ

Под радиосистемой передачи РСП понимают совокупность технических средств, обес­печивающих образование типовых каналов передачи и групповых трактов, а также линейно­го тракта, по которому сигналы электросвязи передаются посредством радиоволн в открытом пространстве. С помощью современных РСП можно передавать любые виды информации: телефонные, телеграфные, фототелеграфные, программы ТВ, газетные полосы, цифровую информацию и т.д.

Большинство РСП являются многоканальными. Обычно используется частотное или временное разделение сигналов. Наиболее широко используется частотное разделение сиг­налов. Всё большее распространение получает временное разделение сигналов, что объясня­ется возможностью регенерации сигналов, простотой их выделения, коммутации каналов.

Несмотря на большое разнообразие РСП, основные принципы построения остаются об­щими. Обобщённая схема многоканальной РСП показана на рисунке.

Каналообразующее и групповое оборудование обеспечивает формирование группового сигнала из множества подлежащих передаче первичных сигналов и обратное преобразование группового сигнала в множество первичных. Это оборудование располагается на сетевых станциях и узлах коммутации.

Для формирования радиосигнала и передачи его на расстояние посредством радиоволн используются радиосистемы связи.

Радиосистемы связи представляют собой комплекс радиотехнического оборудования и других технических средств, предназначенных для организации радиосвязи в заданном диа­пазоне частот с использованием определённого механизма распространения радиоволн.

Вместе со средой (трактом) распространения радиосистема образует линейный тракт или ствол. Ствол РСП состоит из оконечного оборудования ствола и радиоствола. Оборудо­вание ствола располагается на оконечных и ретрансляционных станциях.

Назначением радиоствола является передача модулированных радиосигналов на рас­стояние с помощью радиоволн.

Радиоствол называется простым, если в его состав входит лишь две оконечные станции и один тракт РРВ, и составным, если он содержит одну или несколько ретрансляционных станций.

Структурная схема двухсторонней РСП.

Как видно из рисунка, радиоствол РСП состоит из двух радиоканалов, каждый из кото­рых обеспечивает передачу в одном направлении.

Ретрансляционные станции могут быть двух типов: без выделения передаваемых сигна­лов и введения новых, и с выделением и введением их.

В состав оборудования ретрансляторов второго типа входит оконечное оборудование ствола, содержащее модулятор и демодулятор.

В процессе передачи во всех звеньях РСП сигналы претерпевают определённые искаже­ния в силу воздействия различных помех и неидеальности характеристик РСП. Помехи, воз­никающие в самой РСП, называют внутрисистемными:

• Тепловой шум, возникающий в антенно-фидерном тракте, радиоприёмниках и оконечном
оборудовании ствола;

• Переходные помехи, возникающие при многоканальной передаче почти во всех элементах РСП.

Кроме этого оказывают влияние помехи от других стволов, от посторонних радиотехни­ческих средств, радиоизлучения атмосферы, поверхности земли, космоса и др.

Из-за неидеальности характеристик РСП появляются линейные и нелинейные искажения передаваемых сигналов.

В современных РСП разница уровней излучаемых и принимаемых антенной радиосиг­налов весьма велика (150 дБ и более). Для исключения возможности возникновения паразит­ных связей между приёмными и передающими трактами необходимо использовать две не­сущие частоты для каждого направления. При этом для передачи радиосигнала в противопо­ложном направлении может быть использована либо одна и та же пара частот, либо две раз­ные пары. В зависимости от этого различают два способа (плана) распределения частот в ду­плексном стволе РСП: двухчастотный и четырёхчастотный план.

Двухчастотный план экономичнее с точки зрения используемой полосы частот, однако требует специальных мер для защиты от сигналов противоположного направления.

Четырёхчастотный план не требует указанных мер защиты, однако он не экономичен с точки зрения использования полосы частот.

ПРИНЦИП МНОГОСТВОЛЬНОЙ ПЕРЕДАЧИ

Используется для повышения пропускной способности при построении РРСП, ТРСП и ССН. При этом на каждой станции устанавливается несколько комплектов оборудования ствола.

Совокупность нескольких однотипных или разнотипных РСП и отдельных стволов, имеющих общие тракты РРВ, оконечные и ретрансляционные станции, устройства их об­служивания образуют многоствольную радиолинию связи (РЛС).

Совокупность стволов, входящих в состав радиолинии связи, образует многоствольную радиолинию передачи (РЛП).

Совместная работа нескольких стволов в одной РЛП обеспечивается путём их частотно­го или поляризационного разделения. При многоствольной работе частоты приёма и переда­чи стволов должны быть выбраны таким образом, чтобы свести к минимуму влияние трактов передачи на тракты приёма в отдельных стволах и взаимные помехи между ними. Для этого в многоствольных РЛП применяется группирование частот передачи и приёма, в соответст­вии с которым частоты передачи всех стволов размещаются в одной половине отведенной полосы, а частоты приёма — в другой.

В стволах РЛП могут использоваться двух(а) и четырёхчастотные(б) планы. Двухчастотные планы обычно применяют на РРЛ и СЛП, работающих в сантиметровом диапазоне. На РРЛ дециметрового диапазона, передвижных РРЛ, а также ТРРЛ применяют четырёхчастотные планы, поскольку сложно сделать остронаправленные антенны.

При двухчастотной системе могут возникнуть помехи, вызванные приёмом сигналов с противоположного направления. Это повышает требования к антенным системам - сущест­венно подавлять боковые и задние лепестки ДН, не позволяет размещать станции на одной прямой линии, то есть усложняет проектирование трасс РРЛ.

По рекомендациям МККР частоты приёма и передачи каждого ствола должны отличать­ся на одну и ту же величину, равную нескольким сотням МГц.

Для того, чтобы сигналы с выхода передатчика не попадали на вход приёмников, ис­пользуется различная поляризация колебаний.

а) двухчастотный план б) четырехчастотный план

I..III стволы

Первое направление

Второе направление

КЛАССИФИКАЦИЯ РАДИОСИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ

Существует множество классификаций РСП. Приведём классификацию по наиболее важным признакам.

По принадлежности к разным службам:

• РСП фиксированной службы (связь между фиксированными пунктами);

• РСП радиовещательной службы;

• РСП подвижной службы.

По назначению:

• Международные;

• Магистральные;

• Внутризоновые;

• Местные;

• Военные;

• Технологические (для железных дорог, нефтегазопроводов);

• Космические.

• Первичная и вторичные сети по территориальному признаку и назначению подразделяются на ме­стные, внутризоновые (зоновые), магистральную (для первичной сети) и междугородную (для вторичных сетей), а также международные сети.

• Местные сети связи - технологически сопряженные сети электросвязи, образуемые в пределах административной или определенной по иному принципу территории, не относящиеся к зоновым сетям связи. Местные сети подразделяются на городские и сельские и имеют наименьшие канальные емкости узлов и протяженности линий передачи (до 100 км).

• Зоновые сети связи - технологически сопряженные междугородные сети электросвязи, образуе­мые в пределах территории одного или нескольких субъектов Российской Федерации. Протяженности линий передачи зоновой сети составляют до 600 км.

• Магистральные сети связи - технологически сопряженные междугородные сети электросвязи, об­разуемые между центром Российской Федерации и центрами субъектов Российской Федерации, а так­же между центрами субъектов Российской Федерации. Магистральный участок ВСС характеризуется на­ибольшей пропускной способностью и протяженностью линий передачи - до 12500 км.

По диапазону используемых радиочастот:

№	Диапазон	Диапазон волн	Наименование
	3-30 кГц	100-10 км	Мириаметровые	ОНЧ	VLF
	30 - 300 кГц	10 - 1 км	Километровые	НЧ	LF
	300 – 3000 кГц	1000-100м	Гектометровые	СЧ	MF
	3 - 30 МГц	100 -10 м	Декам етровые	ВЧ	HF
	30-300 МГц	10-1 м	Метровые	ОВЧ	VHF
	300 - 3000 МГц	1 -0,1 м	Дециметровые	УВЧ	UHF
	3-30 ГГц	10- 1 см	Сантиметровые	СВЧ	SHF
	30-300 ГГц	1 см - 1 мм	Миллиметровые	КВЧ	SHF
	300 - 3000 ГГц	1-0,1 мм	Децимиллиметровые	ГВЧ	EHF

Диапазон с номером n = 4.. 12 включает частоты от 0.3 -до 3-Гц.

При построении оптических систем передачи с открытым трактом используется диапа­зон 10¹³-10¹⁵ Гц.

По виду, передаваемых сигналов: аналоговые и цифровые.

По способу разделения каналов: многоканальные РСП с частотным, временным, фазо­вым, комбинированным, кодовым.

По виду модуляции несущей:

• Аналоговые РСП с частотной, однополосной и амплитудной модуляцией;

• Цифровые РСП с частотной, фазовой и амплитудно-фазовой манипуляцией.

По пропускной..способности РСП различают с малой, средней и высокой пропускной спо­собностью.

Характеристика пропускной спо­собности	Аналоговые: Число каналов ТЧ	Цифровые: Мбит/с
Малая Средняя Высокая	Менее 24 60..300 более 300 или один канал ТВ	Менее 10 10..100 более 100

По характеру используемого физического процесса в тракте распространения радиоволн различают:

• Радиорелейные системы прямой видимости РРСП;

• Тропосферные радиорелейные системы передачи ТРСП;

• Спутниковые системы передачи ССП;

• Ионосферные системы передачи на декаметровых волнах за счёт отражения от слоев ат­мосферы;

• Космические системы передачи (прямолинейное распространение в космическом про­странстве и атмосфере);

• Ионосферное распространение на метровых волнах (дальнее распространение метровых волн благодаря рассеянию на неоднородностях ионосферы).

ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ РАДИОВОЛН

4. Мириаметровые - проникают вглубь почвы и воды. Очень мало поглощаются землёй и огибают её. Отражаются от ионосферы. Огибают, не отражаясь, обычные объекты.

5. Километровые - мало поглощаются землёй и частично её огибают. Отражаются но­чью от коносферы. Огибают, не отражаясь, обычные объекты

6. Гектометровые - поглощаются землёй. Отражаются ночью от ионосферы. Огибают, не отражаясь обычные объекты.

7. Декаметровые - сильно поглощаются землёй. Избирательно отражаются от ионосфе­ры. Слабо отражаются от обычных объектов.

8. Метровые — очень сильно поглощаются землёй. Не отражаются от ионосферы. Рас­пространяются в пределах прямой видимости. Отражаются от обычных объектов. Антенны компактные. Легко достигается их направленность

9. Дециметровые- не распространяются в пределах прямой видимости, хорошо отража­ются от объектов. Легко достигается направленность антенны.

10. Сантиметровые - избирательно поглощаются в атмосфере. Хорошо отражаются. Высокая направленность антенны.

11. Миллиметровые - сильно поглощаются в атмосфере. Очень высокая направленность.

ОСОБЕННОСТИ СПУТНИКОВЫХ И РАДИОРЕЛЕЙНЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ

Радиорелейные (реле - смена) системы прямой видимости, тропосферные и спутнико­вые системы пере-

дачи являются в настоящее время основными много­канальными РСП.

Большинство современных РРСП, ТРСП и ССП работают в диапазоне деци­метровых и сан­тиметровых волн, что обусловлено главным образом широкополосностью используе­мых сигналов.

Кроме того, в этих диапазонах (УВЧ, СВЧ) весьма просто создавать антенны с узконаправленным излучением. Применение таких антенн по сравнению с ненаправленными позволяет получить энергетический выиг­рыш примерно в 30..50 дБ, что позволяет упростить приёмно-передающую аппаратуру.

Применение составных радиостволов с ретрансляцией радиосигналов является следст­вием использования диапазонов УВЧ и СВЧ, радиоволны которых распространяются лишь в пределах прямой видимости.

Радиорелейные системы передачи прямой видимости образуются цепочкой ретрансля­торов, антенны которых находятся в пределах прямой видимости.

В РРСП может содержаться наибольшее число ретрансляторов (до 100). В ТРСП рас­стояние между соседними ретрансляторами обычно 150 — 700 км.

При использовании ИСЗ, расположенные на геостационарной орбите максимальная дальность может достигать 15000 км.

Дата добавления: 2014-01-13