Цифровая телекоммуникационная система. Цифровая телекоммуникационная система



Содержание                                        

Введение. 2

Цифровая телекоммуникационная система. 5

Телекоммуникация. 5

1.2)Телекоммуникационная система. 9

1.3)Цифровая система передачи. 12

1.3.1) Вторичная цифровая система передачи ИКМ120. 21

1.3.2) Третичная цифровая система передачи ИКМ480. 25

1.3.3.STM-1. 29

1.3.4. STM-N.. 32

1.4) Виды ЦТС.. 43

1.5) Цифровые системы передачи ИКМ и STM.. 56

Основные преимущества технологии SDH: 57

Недостатки технологии SDH: 58

Вывод. 58

2.1. Рассчитать число разрядов m в кодовой комбинации цифрового сигнала. 59

2.2. Определить шаг квантования по амплитуде. 66

2.3. Разработать схему временного спектра ЦТС. 71

2.4) Разработать укрупнённую структурную схему ЦТС, состоящую из оборудования временного группообразования, оборудования линейного тракта оконечной станции и промежуточных станций линейного тракта. 86

Заключение. 91

Список литературы. 92

Введение

Научно-технический прогресс конца XX века открыл пути создания глобального информационного общества, в котором информационные и телекоммуникационные технологии приобретают особое значение, складываясь в инфокоммуникационный сектор.

Человечество переходит на новый уровень общения и передачи информации. Теперь для того, что бы передать сообщение нет необходимости находиться на близком расстоянии. Есть возможность передавать информацию из разных точек планеты. Телекоммуникационные системы оказывают большое влияние на все сферы жизни человека. России необходимо финансировать развитее телекоммуникационных систем, т.к. государство стоит на ступень ниже, в сравнении с мировыми тенденциями.

Развитие связи в начале ХХI века характеризуется следующими понятиями: универсализация, интеграция, интеллектуализация - в части технических средств и в сетевом плане; глобализация, персонализация - в части услуг. Прогресс в области связи основан на разработке и освоении новых телекоммуникационных технологий, а также на дальнейшем развитии и совершенствовании еще не исчерпавших свой потенциал существующих.

Развитие инфокоммуникационного сектора в мире происходит одновременно по нескольким направлениям. При этом в области телекоммуникации и информации оно характеризуется созданием глобальных инфокоммуника-ционных систем, основу которых составляют цифровые системы передачи (ЦСП) различного назначения с широким использованием современных оптоволоконных технологий и цифровых систем коммутации различного вида и уровня.

Во всем мире сейчас активно развивается цифровая связь – это основная тенденция развития телекоммуникаций. Качество цифровой связи имеет ряд преимуществ перед обычной связью. На основе цифровых систем передачи строят протяженные транспортные сети почти любого назначения. Благодаря научному прогрессу современные цифровые системы передачи данных позволяют одновременно передавать аудио, видео и цифровой сигнал.

Последние годы в России с точки зрения развития телекоммуникаций не были стабильными. Им предшествовал мировой кризис в области телекоммуникаций, который привел к снижению темпов роста. Тем не менее даже в этот период развивались и внедрялись новые телекоммуникационные технологии. В течение этого периода в рамках ОАО "Связьинвест" была проведена структуризация бывших сетей электросвязи в сторону их укрупнения, созданы сильные, высоко капитализированные, прибыльные и конкурентно-способные компании. В результате в России существует семь межрегиональных компаний (МРК), а на телекоммуникационном рынке действует около 6500 зарегистрированных новых операторов. В июне 2003 года Государственной думой РФ был принят новый федеральный закон "О связи", введенный в действие с 1 января 2004 года. С этим связано по существу завершение одного этапа развития связи в России и начало нового этапа.

Модернизация сетей наземного эфирного вещания путем перехода на цифровые технологии является мировой тенденцией, которой следует и Российская Федерация. Переход на цифровое вещание в России не только позволит обеспечить население многопрограммным вещанием заданного качества, но и окажет стимулирующее воздействие на развитие рынков СМИ, связи и производства отечественного теле - и радиооборудования, создание инфраструктуры производственно-внедренческих, сбытовых и сервисных организаций, дальнейшее развитие малого и среднего предпринимательства и развитие конкуренции в данной сфере. Основной целью, согласно Концепции развития телерадиовещания в Российской Федерации на 2008 - 2015 годы, является обеспечение населения многопрограммным вещанием с гарантированным предоставлением общедоступных телевизионных каналов и радиоканалов заданного качества, что позволит государству полнее реализовать конституционное право граждан на получение информации.

В соответствии с этой целью поставлены следующие задачи:

- исследовать основные принципы цифровой системы передачи данных;

-рассмотреть какие цифровые системы передачи существуют;

- изучить особенности построения цифровых систем передачи.

 

 

Цифровая телекоммуникационная система

Телекоммуникация

Телекоммуникация (греч. tele - вдаль, далеко и лат. communicatio -общение) - передача данных на большие расстояния.

Средства телекоммуникации - совокупность технических, программных и организационных средств для передачи данных на большие расстояния.

Телекоммуникационная сеть - множество средств телекоммуникации, связанных между собой и образующих сеть определённой топологии (конфигурации). Телекоммуникационными сетями являются:

• телефонные сети для передачи телефонных данных (голоса);

• радиосети для передачи аудиоданных;

• телевизионные сети для передачи видеоданных;

• цифровые (компьютерные) сети или сети передачи данных (СПД) для передачи цифровых (компьютерных) данных.

Данные в цифровых телекоммуникационных сетях формируются в виде сообщений, имеющих определенную структуру и рассматриваемых как единое целое.

Данные (сообщения) могут быть:

• непрерывными;

• дискретными.

Непрерывные данные могут быть представлены в виде непрерывной функции времени, например, речь, звук, видео. Дискретные данные состоят из знаков (символов).

Передача данных в телекоммуникационной сети осуществляется с помощью их физического представления - сигналов.

В компьютерных сетях для передачи данных используются следующие типы сигналов:

• электрический (электрический ток);

• оптический (свет);

• электромагнитный (электромагнитное поле излучения - радиоволны).

Для передачи электрических и оптических сигналов применяются кабельные линии связи соответственно:

• электрические (ЭЛС);

• волоконно-оптические (ВОЛС).

Передача электромагнитных сигналов осуществляется через радиолинии (РЛС) и спутниковые линии связи (СЛС).

Сигналы, как и данные, могут быть:

• непрерывными;

• дискретными.

При этом непрерывные и дискретные данные могут передаваться в телекоммуникационной сети либо в виде непрерывных, либо в виде дискретных сигналов.

Процесс преобразования (способ представления) данных в вид, требуемый для передачи по линии связи и позволяющий, в некоторых случаях, обнаруживать и исправлять ошибки, возникающие из-за помех при их передаче, называется кодированием. Примером кодирования является представление данных в виде двоичных символов. В зависимости от параметров среды передачи и требований к качеству передачи данных могут использоваться различные методы кодирования.

Линия связи - физическая среда, по которой передаются информационные сигналы, формируемые специальными техническими средствами, относящимися к линейному оборудованию (передатчики, приемники, усилители и т.п.). Линию связи часто рассматривают как совокупность физических цепей и технических средств, имеющих общие линейные сооружения, устройства их обслуживания и одну и ту же среду распространения. Сигнал, передаваемый в линии связи, называется линей-ным (от слова линия).

Линии связи можно разбить на 2 класса:

• кабельные (электрические и волоконно-оптические линии связи);

• беспроводные (радиолинии).

На основе линий связи строятся каналы связи.

Канал связи представляет собой совокупность одной или нескольких линий связи и каналообразующего оборудования, обеспечивающих передачу данных между взаимодействующими абонентами в виде физических сигналов, соответствующих типу линии связи.

Канал связи может состоять из нескольких последовательных линий связи, образуя составной канал, например: между абонентами А1 и А2 сформирован канал связи, включающий телефонные (ТфЛС) и волоконно-оптическую (ВОЛС) линии связи. В то же время, в одной линии связи, как будет показано ниже, может быть сформировано несколько каналов связи, обеспечивающих одновременную передачу данных между несколькими парами абонентов.

 

Телекоммуникационная система

Под телекоммуникационными системами (ТС) принято понимать структуры и средства, предназначенные для передачи больших объёмов информации (как правило, в цифровой форме) посредством специально проложенных линий связи или радиоэфира. При этом предполагается обслу-живание значительного количества пользователей систем (от нескольких тысяч). Телекоммуникационные системы включают такие структуры переда-чи информации, как телевещание (коллективное, кабельное, спутниковое, сотовое), телефонные сети общего пользования (ТфОП), сотовые системы связи (в том числе макро- и микро- сотовые), системы персонального вызова, спутниковые системы связи и навигационное оборудование, волоконные сети передачи информации.

Следует отметить, что основным требованием к системам связи является отсутствие факта прерывания связи, но допускается некоторое ухудшение качества передаваемого сообщения и ожидание установления связи.

По назначению телекоммуникационные системы группируются следующим образом:

· системы телевещания;

· системы связи (в т.ч. персонального вызова);

· компьютерные сети.

По типу используемой среды передачи информации:

· кабельные (традиционные медные);

· оптоволоконные;

· эфирные;

· спутниковые.

По способу передачи информации:

· аналоговые;

· цифровые.

Мы рассмотрим способы передачи: аналоговые и цифровые.

Выделяют два класса в телекоммуникационных системах связи (коммутации). Это аналоговые и цифровые системы.

Аналоговые системы передачи и связи (коммутации).
В аналоговых системах все процессы ( прием, передача, связь) основана на аналоговых сигналах. Примеров таких систем множество: телевизионное вещание, радио, телефонная коммутация (связь).
Цифровые системы передачи и связи (коммутации).
В цифровых системах все процессы происходят от цифровых (дискретных) сигналов. Примерами являются - современные объекты связи, цифровая телефония, цифровое телевидение. Эволюционный процесс перехода от аналоговых систем к цифровым связан:

1. век новых технологий, соответственно в технике все большее распространяются микропроцессорные технологии обработки сигналов;

2. создается высокоскоростная паутина цифровых телекоммуникационных сетей;
Соединительными нитками паутины являются магистрали, которые представляют собой набор цифровых каналов коммутации (связи) глобального и локального масштаба. Обращение к этим каналам разрешено различным государственным структурам, предприятиям бизнеса, частным пользователям. Качество передачи и связи соответственно очень высокое.
Давайте приведем преимущества цифровых систем передачи и обработки данных над аналоговыми системами:
1. Надежность передачи данных, а так же высокая помехоустойчивость;
2. Хранение данных на высочайшем уровне;
3. Завязана на вычислительной технике;
4. Минимизация возникновения ошибок при обработке, передачи, коммутации (связи) данных;

                                                                   

 

Цифровая система передачи

Управления, автоматическая система управления, в которой осущест-вляется квантование сигналов по уровню и по времени. Непрерывные сигна-лы (воздействия), возникающие в аналоговой части системы (в которую входят обычно объект управления, исполнительные механизмы иизмери-тельные преобразователи), подвергаются преобразованию в аналого цифро-вых преобразователях, откуда в цифровой форме поступают для обработки в ЦВМ. Результаты обработки данных подвергаются обратному преобразова-нию в виде непрерывных сигналов (воздействий) подаются на исполнитель-ные механизмы объекта управления. Использование ЦВМ позволяет значи-тельно улучшить качество управления, оптимизировать управление сложны-ми промышленными объектами. Примером может служить автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУТП).

Понятие “цифровая передача” является довольно широким и включает множество вопросов, таких как выбор параметров импульсов в конкретной среде передачи, преобразование цифровой последовательности к коду передачи и т.п.
 
    Синхронизация В цифровых системах передачи необходимо обеспечить выполнение всех операций по обработке цифровых сигналов синхронно и последовательно. Если бы эти операции происходили локально и синхронизировались от одного источника, то проблем не было. В этом случае к стабильности задающего генератора не предъявлялись бы жесткие требования, так как на всех участках происходили бы одинаковые изменения тактовой частоты. Но поскольку любую систему цифровой передачи можно рассматривать как состоящую из двух и более полукомплектов приема и передачи, разнесенных на значительные расстояния, то требования к синхронизации становятся основополагающими. Высокостабильные и следовательно дорогие, тактовые генераторы могут оказаться бесполезными из-за линейных помех, вызывающих фазовые дрожания тактовых сигналов. По сути дела фазовые дрожания вызывают изменение числа битов, переданных по линии. Для борьбы с этим явлением используются устройства эластичной памяти, в которых запись осуществляется по тактовой частоте принимаемого сигнала, а считывание  по тактовой частоте местного генератора. Такая память позволяет компенсировать пусть даже большие, но кратковременные отклонения тактовой частоты. Однако эластичная память не справляется при продолжительных, пусть даже небольших отклонения. Она может переполняться или опустошаться в зависимости от соотношения тактовых частот. При этом возникает так называемое проскальзывание. Рекомендацией ITU-T G.822 нормируется частота проскальзований в зависимости от качества обслуживания и устанавливается распределение продолжительности работы с пониженным и неудовлетворительным качеством. Таким образом рекомендацией ITU-T допускаются на синхронных цифровых сетях некоторые нарушения синхронизации. Рекомендация ITU-T G.803 описывает следующие режимы цифровых сетей по синхронизации: · синхронный режим, при котором проскальзования практически отсутствуют, имея случайный характер. Этот режим работы сетей с принудительной синхронизацией, когда все элементы сети получают тактовую частоту от одного эталонного генератора. · псевдосинхронный режим возникает, когда имеется несколько высокостабильных генератора (их нестабильность не более 10-11 согласно G.811). Допускается одно проскальзование за 70 суток. Этот режим имеет место на стыках сетей с синхронными режимами разных операторов. · плезиохронный режим появляется на цифровой сети при потери элементом сети внешней принудительной синхронизации. На сети с синхронным режимом такое может произойти при отказе основных и резервных путей прохождения синхросигнала или при выходе из строя эталонного генератора. Для обеспечения в этом случае приемлемого уровня проскальзования, 1 проскальзование за 17 часов, генераторы элементов сети должны обладать нестабильностью не более 10-9. · асинхронный режим характеризуется одним проскальзованием за 7 секунд позволяет иметь генераторы с нестабильностью не хуже 10-5. Подобный режим практически не применяется на цифровых сетях. В настоящее время все системы цифровой передачи, применяемые на цифровых сетях, принято разделять на системы PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy - плезиохронная цифровая иерархия) и SDH (Synchronous Digital Hierarchy - синхронная цифровая иерархия). Своими названиями они обязаны соответствующим режимам работы по синхронизации. В данной статье подробно рассмотрим PDH, принципам SDH посвящена отдельная статья. Плезиохронная цифровая иерархия Первыми возникли системы PDH, их основой стали системы с временным разделением каналов (ВРК) и ИКМ-кодированием. В силу исторических причин появилось два типа плезиохронной иерархии - североамериканская, используемая в основном в США, Канаде и Японии, и европейская, применяемая в большинстве стран. Базовой скоростью или нулевым уровнем в обоих типах иерархии (PDH и SDH) является скорость 64 кбит/с, под которой понимается один стандартный телефонных канал. Следующей ступенькой в плезиохронных иерархиях являются первичные цифровые системы передачи. Рекомендация ITU-T G.732 описывает европейскую системы (ИКМ30), а G.733 – североамериканскую (ИКМ24). Кадр или цикл системы ИКМ30 имеет продолжительность 125 мкс и состоит из 32 байт, каждый из которых относится к определенному каналу системы. Рис 1.1) Структура цикла. На рисунке приводится структура цикла. Нулевой канал предназначен для передачи служебных сигналов и сигналов синхронизации. Каналы с 1 по 15 и с 17 по 31 является информационными или телефонными. В каждом цикле передается 32 * 8 = 256 бит, что в итоге дает скорость 2048 кбит/с. Канал под номером 16 называется каналом сигнализации и может использоваться в двух вариантах: · для передачи сигнальной информации для телефонных каналов. В этом случае в каждом цикле байт канала сигнализации разбивается на две половины. В первой половине последовательно на протяжении 15 циклов передается сигнальная информация с 1 по 15 телефонного канала, во второй - с 16 по 31 канала. В нулевом цикле в канале сигнализации передается сигнал сверхцикловой синхронизации. Таким образом, через канал сигнализации обеспечивается передача сигнальной информации для каждого телефонного канала со скоростью 2 кбит/с. · канал сигнализации системы ИКМ30 может быть использован для обеспечения передачи сигнализации по общему каналу, например, ОКС №7, или для передачи данных. Поясним некоторые обозначения на рисунке. Во всех служебных байтах бит, обозначенный символом “Х” зарезервирован для международного использования. Биты “Y” зарезервированы для национального применения. Бит “Z” служит для сигнализации о сбоях в сверхцикловой синхронизации. Бит “А” используется для сигнализации о наличии важных сообщениях. Этот сигнал возникает (бит принимает значение “1”) в следующих случаях: · сбой по электропитанию; · сбой цикловой синхронизации; · сбой аппаратуры линейного кодирования; · наличие ошибок во входящем сигнале 2,048 Мбит/с; · частота появления серийных ошибок цикловой синхронизации превышает величину 10-3. Цикл ИКМ24 так же имеет продолжительность 125 мкс, но состоит из 24 байт и одного дополнительного бита. Каждый байт относится к определенному каналу системы. Рис. 1.2. Структура цикла. На рисунке приводится структура цикла. За один цикл передается 24 * 8 + 1 = 193 бита, что дает скорость 1544 кбит/с. Цикловая и сверхцикловая синхронизация обеспечивается определенной комбинацией добавочного бита, при подсчете за 12 циклов. Сигнальная информация телефонных каналов передается по двум подканалам А и В, образуемых младшими битами всех каналов соответственно в 6 и 12 циклах. Эти каналы обеспечивают передачу сигнализации каждого телефонного канала со скоростью 1,333 кбит/с. Отсутствие отдельного сигнального канала, по сравнению с европейской иерархией, позволяет более эффективно использовать пропускную способность. Однако происходит небольшое уменьшение канальной скорости. В силу кратности цикла формирования сигнальных каналов, равной 6, уменьшение скорости “плавает” между каналами, что практически не влияет на качестве речи, но не позволяет осуществлять одновременно передачу данных по отдельным каналам ИКМ24. Благодаря цикловой и сверхцикловой синхронизации поддерживаются требования плезиохронного режима работы в первичных цифровых системах. Для синхронизации ведомых генераторов в европейской иерархии используется тактовая частота 2048 кгц, выделяемая из цифрового потока со скоростью 2048 кбит/с. Последующие ступеньки североамериканской и европейской плезиохрон-ных цифровых иерархий базируются на своих первичных цифровых системах. В таблицах представлено соотношение числа каналов и скоростей. Таб. 1.1. Европейская плезиохронная цифровая иерархия
Скорость, кбит/с Число телефонных каналов
64 1
2048 (Е1) 30
8448 (Е2) 120
34368 (Е3) 480
139 264 (Е4) 1920

Таб 1.2. Североамериканская плезиохронная цифровая иерархия

Скорость, кбит/с Число телефонных каналов Название сигнала
64 1 DS0
1 544 (Т1) 24 DS1
6 312 (Т2) 96 DS2
44 736 (Т3) 672 DS3
274 176 (Т4) 4032 DS4

В отличие от европейской, североамериканская плезиохронная цифровая иерархия имеет ряд вариаций, которые не были стандартизованы ITU-T. Используется еще один сигнал DS1C со скоростью 3 152 кбит/с (Т1С), обеспечивающий 48 телефонных каналов. В Японии вместо скорости 44 736 кбит/с используется 32 064 кбит/с (480 каналов), а вместо 274 176 кбит/с - 97 728 кбит/с (1 440 каналов). Как видно из таблиц в североамериканской иерархии сигналам присвоены названия DS, которое расшифровывается очень просто - цифровой сигнал (Digital Signal). Очень часто для обозначения скорости цифровых сигналов используются цифро-буквенные комбинации, которые приведены в таблицах. Первичный цифровой поток формируется за счет по-байтного объединения каналов. На следующих уровнях объединение происходит на основе по-битного мультиплексирования первичных потоков. В силу плезиохронного характера первичных потоков при их объединении неизбежны проскальзования. Для снижения вероятности их появления используют процедуру согласования или выравнивания скоростей (стаффинг). Суть ее заключается в добавлении на передающем конце “пустых” битов и исключения их на приемном. Это процедура положительного стаффинга. Возможность вставки дополнительных битов предоставляется использованием несколько большей скорости объединенного потока, чем у суммы исходных. Разумеется кроме дополнительных битов еще передаются служебные сигналы и сигналы цикловой синхронизации.

Главными недостатками плезиохронной цифровой иерархии (PDH) являются невозможность прямого доступа к каналам, без процедур демультиплексирования/мультиплексирования всего линейного сигнала, и практическое отсутствие средств сетевого мониторинга и управления. Потребность в более высоких скоростях работы цифровых систем передачи, повышение требований к качеству привели к созданию систем синхронной цифровой иерархии (SDH).

 

 

       1.3.1) Вторичная цифровая система передачи ИКМ120

Вторичной ЦСП с ИКМ, отвечающей рекомендациям МККТТ по европейской иерархии, является серийная система ИКМ-120. Она предназначена для организации каналов на местных и зоновых участках первичной сети по кабелям типов ЗКНАП и МКС. Основным узлом системы ИКМ-120 является устройство образования типового вторичного цифрового потока со скоростью передачи 8448 кбит/с из четырех первичных со скоростями передачи 2048 кбит/с (рис 1.3) При использовании четырех комплектов АЦО-30 первичной ЦСП можно получить 120 каналов ТЧ, при этом, как и в первичных ЦСП, сохраняются все варианты организации вместо каналов ТЧ каналов ПДИ, ЗВ и т. д.

 1.3. Структура ЦСП ИКМ-120

Рис. 1.4. Временной спектр ЦСП ИКМ-120

Таблица 1.3. Временной спектр ЦСП ИКМ-120.

Наименование Позиции Номер цикла
1. Синхронизации 1-8 1
2. Информации 9-264 1
3. Команды согласования скоростей 1-4 2
4. Служебная информация 5-8 2
5. Команды согласования скоростей 1-4 3
6. Дискретная информация 5-8 3
7. Команды согласования скоростей 1-8 4

 

Линейный тракт организуется по двухкабельной схеме, но на местных участках сети допускается и однокабельная. Номинальная схема кабельного участка lуч=5 км, максимальная длина секции дистанционного питания lдптах=200 км. Максимальная длина переприемного участка ТЧ Lmax=600км, что соответствует и максимальной протяженности зонового участка первичной сети.

Цифровой поток в точке сетевого стыка СС2 между ВВГ и ОЛТ системы ИКМ-120 имеет параметры, соответствующие рекомендациям МККТТ, и потому может использоваться для организации связи посредством типовой аппаратуры по РРЛ и ВОЛС.

Вторичный цифровой поток разделяется на циклы длительностью Тц=125мкс, состоящие из 1056 разрядных интервалов. Цикл подразделяется на четыре одинаковых по длительности субцикла (рис. 1.4.). Первые восемь позиций I субцикла заняты синхросигналом объединенного потока (111001100), а остальные 256 позиций (с 9-й по 264-ю включительно) - информацией посимвольно объединенных исходных (четырех) потоков. На рисунке на соответствующих позициях отмечены номера символов исходных потоков. Первые четыре позиции II cубцикла заняты первыми символами команд согласования скоростей (КСС), а следующие четыре позиции - сигналами СС. Вторые и третьи символы КСС (команда положительного согласования имеет вид 111,а отрицательного - 000) занимают первые четыре позиции III и IV субциклов.

Распределение символов КСС позволяет защитить команды от воздействия пакетов импульсных помех. Позиции 5,...,8 субцикла III используются для передачи сигналов ДИ (две позиции), аварийных сигналов (одна позиция) и вызова служебной связи (одна позиция). В IV субцикле на позициях 5,..., 8 передаётся информация объединяемых потоков при отрицательном согласовании скоростей. При положительном согласовании скоростей исключается передача информации на позициях 9,..., 12 IV субцикла. Таким образом, общее число информационных символов в цикле 1024+4. Поскольку операция согласования скоростей производится не чаще чем через 78 циклов, позиции 5,...,8 субцикла IV занимаются очень редко, и поэтому их используют для передачи информации о промежуточных значениях и характере изменения скоростей объединяемых потоков.

 

 


Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 3556; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!