Цифровые системы передачи ИКМ и STM
В данной работе мы рассматриваем цифровую систему передачи ИКМ. Иерархия цифровой системы передачи плезиосинхронная (PDH)
Достоинства PDH:
1. Широкое распространение на сетях связи,
2. Возможность модернизации и передачи оптического сигнала,
3. Возможность синхронизации с АТС.
Недостатки PDH:
1. Достаточно сложная аппаратная реализация;
2. Добавление выравнивающих бит делает невозможным распознавание и вывод потока более низкого уровня, зашитого в поток более высокого уровня без полного демультиплексирования, т.е. расшивки всего потока.
3. Слабые возможности в организации служебных каналов для целей контроля и управления потоком в сети.
4. Не используют внешнюю синхронизацию от центрального эталонного источника.
5. При потере бит происходит потеря информации и нарушение синхронизации.
1. Для осуществления доступа в сеть SONET/SDH используют каналы доступа, скорость передачи которых соответствует объединенному стандартному ряду американской и европейской схем PDH: 1,5; 2; 6; 8; 34; 45 и 140 Мбит/с.
2. Триб должен быть упакован в стандартные контейнеры (С), размеры которых определяются уровнем трибов в иерархии PDH.
3. Контейнер стандартного размера имеет маршрутный (трактовый) заголовок РОН (сопровождающая документация), где описаны все необходимые для управления и маршрутизации поля параметры, а также выполняет функции контроля параметров качества передачи. Заголовок РОН содержит фактический адрес виртуального контейнера. Внутренняя емкость контейнера (поле полезной нагрузки PL) соответствует размеру и типу помещаемой в него полезной нагрузки.
|
|
|
Система передачи STM она использует синхронную иерархию.
Основные преимущества технологии SDH:
· простая технология мультиплексирования/демультиплексирования;
· доступ к низкоскоростным сигналам без необходимости мультиплексирования/демультиплексирования всего высокоскоростного канала. Это позволяет достаточно просто осуществлять подключение клиентского оборудования и производить кросс-коммутацию потоков;
· наличие механизмов резервирования на случай отказов каналов связи или оборудования;
· возможность создания «прозрачных» каналов связи, необходимых для решения определенных задач, например для передачи голосового трафика между выносами АТС или передачи телеметрии;
· возможность наращивания решения;
· совместимость оборудования от различных производителей;
· относительно низкие цены оборудования;
· быстрота настройки и конфигурирования устройств.
Недостатки технологии SDH:
· использование одного из каналов полностью под служебный трафик;
· неэффективное использование пропускной способности каналов связи. Сюда относятся как необходимость резервирования полосы на случай отказов, так и особенности технологии TDM, не способной динамически выделять полосу пропускания под различные приложения, а также отсутствие механизмов приоритезации трафика;
|
|
|
· необходимость использовать дополнительное оборудование (зачастую от других производителей), чтобы обеспечить передачу различных типов трафика (данные, голос) по опорной сети.
Вывод
Недостатки рассмотренных систем потребовали создания нового оборудования контроля и тестирования каналов связи, обладающего достаточными способностями контроля, обеспечивающего устранение указанных недостатков и имеющего сравнительно низкую стоимость.
2)Системотехническая разработка цифровой телекоммуникационной системы
Рассчитать число разрядов m в кодовой комбинации цифрового сигнала
Определение разрядности кодовой комбинации необходимо для обеспечения защищенности от шумов квантования и выбора равномерного (линейного) или неравномерного (нелинейного) квантования.
Если во всем диапазоне значений входного сигнала от -U0 до +U0 величина шага квантования дi остается величиной постоянной, то такое квантование называется равномерным; если же величина шага квантования изменяется с изменением значения Uвх сигнала, то такое квантование называется неравномерным.
|
|
|
Защищенность сигнала мощностью Рс от шума квантования мощностью Ркв определяется следующими выражением:
Акв = 
Для повышения защищенности от шумов квантования слабых сигналов и уменьшения избыточной защищенности для сильных сигналов, шаг квантования делают переменным, находящимся в зависимости от величины отсчета АИМ-2, т.е. применяют неравномерное (нелинейное) квантование. При этом защищенность для слабых сигналов увеличивается, а для сильных снижается, оставаясь, однако, достаточно высокой.
Первоначально нелинейное квантование было реализовано для отсчетов аналогового сигнала путем сжатия (компрессии) динамического диапазона сигнала перед равномерным квантованием и последующего его расширения (экспандирования) после декодирования. Компрессор и экспандер, вместе взятые, образуют компандер. А процесс компрессии и экспандирования динамического диапазона сигнала называется компандированием.
Компандирование (от англ. companding — compression + expanding) — это метод уменьшения эффектов каналов с ограниченным динамическим диапазоном. Основан на увеличении числа интервалов квантования в области малых значений входного сигнала и уменьшении в области максимальных значений.
|
|
|
Компандирование используется в цифровых системах для сжатия перед преобразованием аналогового в цифровой сигнал и обратного раскодирования сигнала после цифро-аналогового преобразования. Что является аналогом использованию нелинейного ЦАП. Так же используется в цифровых файловых форматах для улучшения соотношения сигнал/шум при низком битрейте.
Использование компандирования позволяет передавать сигналы с большим динамическим диапазоном через среду с меньшим динамическим диапазоном. Компандирование уменьшает шум и другие нежелательные эффекты на приёмнике.
Тогда как компрессия, используемая в аудио-рекордерах, зависит от усилителя с регулируемым коэффициентом усиления и является примерно линейным процессом (линейный на определённых участках, но не глобально), компандирование является нелинейным. Динамический диапазон сигнала сжимается перед передачей и возвращается в исходное состояние на приёмнике.
Настройка различных узлов систем телефонии на работу друг с другом подразумевает в том числе правильную настройку законов компандирования. Ошибочная настройка, когда один передающий и принимающий узлы настроены на разные законы, может быть обнаружена, например, по существенным искажениям речи. Одним из следствий может быть нерабочая конфигурация, неспособная правильно обработать факсовые сигналы. При поднятии трубки человеку слышны сигналы, напоминающие факсовые, однако установить сеанс работы с факсом не удаётся.
Компрессор представляет собой устройство с нелинейной амплитудной характеристикой Uвых к = f (Uвх к), называемой характеристикой компрессии. В Европе применяется компандирование по А-закону, его амплитудная характеристика описывается следующей формулой.
(1.1)
ЗдесьА - параметр компрессии (сжатия). Первый участок характеристики А-закона компандирования линеен, а участок характеристики от (1/А х 1) может быть достаточно точно аппроксимирован линейными сегментами. Параметр сжатия А связан с числом сегментов Nc соотношением . Если Nc = 8, то А = 87,6 (типовое значение). А-закон нелинейного квантования имеет восемь сегментов для положительного и восемь - для отрицательного отсчета. Формально общее число сегментов равно 16, но четыре центральных сегмента (два положительных в первом квадранте и два отрицательных в третьем квадранте) фактически образуют один сегмент и потому принято считать, что общее число сегментов равно 13. Сегменты аппроксимации по закону А-87,6/13 для положительных значений отсчетов представлены на рис. 1.1.
Рисунок 2.1. Аппроксимация характеристики компандирования А-закона.
Защищенность от шумов квантования для двух полярного сигнала при нелинейном квантовании по А-закону рассчитывается по формуле (2.2).
(2.2)
где m - число элементов в кодовой комбинации (кодовом слове), или ее разрядность;
c среднеквадратическое значение напряжения квантуемого сигнала;
c макс - среднеквадратическое значение максимального по напряжению квантуемого сигнала;
k - пик-фактор сигнала: для речевого сигнала k = 5, для многоканального группового телефонного сигнала k = 4;
А = 87,6 параметр А - закона компандирования.
Сравнивая формулы (2.1) и (2.5) видим, что прирост защищенности при использовании нелинейного квантования по А-закону (для типового значения параметра А = 87,6) по сравнению с равномерным квантованием составляет 24 дБ. С учетом n переприемов по тональной частоте защищенность от шумов квантования снижается и становится равной:
Минимально допустимое количество элементов (разрядов) в кодовой комбинации при использовании нелинейного кодирования по А-закону компандирования для телефонного сигнала при заданной величине защищенности Акв и заданном числе п переприемов равно:
(2.3)
здесь символ ent означает округление до большего целого числа.
Определим разрядность кодовой комбинации речевого сигнала, защищенность от шумов квантования которого по заданию равна Акв = 21 дБ, а число переприемов по тональной частоте равно п = 3. Согласно (2.4) разрядность кодовой комбинации равна
(2.4).
.
Рассчитаем и построим зависимость защищенности от шумов квантования на выходе КТЧ от уровня сигнала. Определим по формуле (2.5) минимальную величину защищенности сигнала от шумов квантования в пункте приема в диапазоне уровней -36 дБ pс 0 дБ (защищенность для динамического диапазона телефонного сигнала Dс = 36 дБ, полагая, что Рmax= 0 дБ и Pmin = -36 дБ)с учетом заданного числа переприемов по тональной частоте и разрядности кодовой комбинации
(2.5)
Максимальная величина защищенности в том же диапазоне будет на 3…4 дБ больше минимальной
Построим график зависимости Акв = (рс). Для чего нанесем на график горизонтальные прямые, соответствующие найденным значениям Акв maxи Акв min (рисунок 1.2). Защищенность при рс min = -36 дБ примерно на2 дБ выше минимальной, т.е.
Значения защищенности от шумов квантования в диапазоне уровней -36 дБ рс 0 дБ лежат между этими прямыми. В диапазоне - рс -36 дБ квантование является равномерным (линейным) и поэтому Акв убывает на 1 дБ при уменьшении уровня сигнала на такую же величину. При Акв min = 24 дБ он составляет Dс = 39 дБ (определяется по графику рис. 1.2).
Рисунок 2.2. График зависимости защищенности от уровня входного сигнала
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 627; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!