Основы построения телекоммутационных систем и сетей

Ставрополь Задание № 1. Дать определения понятий: сообщение, сигнал, канал, система связи, сис-тема N – канальной связи. Изобразить структурную схему многоканальной системы передачи, пояснить назначение блоков. Решение: Сообщением называют совокупность сведений о состоянии какого либо материального объекта.Источник и получатель сообщений разделены некоторой средой, в которой источник образует возмущения, отображающие сообщение и воспринимаемые получателем. Физическая реальность, изменение которой в пространстве и во времени отображают переданное сообщение, называется сигналом.

Системой N – канальной связи называется совокупность технических средств, обеспечивающих одновременную и независимую передачу сообщений от N источников к N получателям по одной цепи связи (по одному стволу). Структурная схема многоканальной системы передачи приведена на рис. 1. Рис. 1. М – модуляторы, О – устройства объединения, Цепь – цепь связи, Ф – фильтры, D – демодуляторы.К передатчику N – канальной системы связи подводятся первичные сигна-лы а(t) от N источников сообщений.

Эти сигналы подвергаются специальной обработке в модуляторах и объединяются в общий групповой сигнал u(t), направ-ляемый в цепь связи. В приемной части системы из группового сигнала , подвергшегося воздействию помех, выделяются индивидуальные сигналы отдельных каналов , соответствующие передаваемым сообщениям.Задание № 2. Пояснить принцип формирования одной боковой полосы фазоразностным методом. Оценить качеств формирования канального сигнала.

Рассчитать и по-строить спектр сигнала (на основе крайних частот спектра) полезной боковой по-лосы первой ступени преобразования МСП с ЧРК согласно исходным данным: - исходный сигнал - несущая частота - полезная боковая полоса – ВБП - асимметрия в плечах фазоразностной схемы - погрешность фазирования Решение: 1. Схема, реализующая фазоразностный метод формирования ОБП приведена на рис. 2. Схема содержит: РУ – развязывающие устройства; ВУ – вычитающие устройства; ФК – фазовые контура; М – модуляторы.

На схеме (рис. 2) фазовый сдвиг π/2 для несущей частоты создает фазовый контур ФК1. Фазовые контуры ФК2 и ФК3 создают фазовый сдвиг π/2 для всех частот исходного сигнала в одном плече по отношению к другому. 2. Если на модулятор одного плеча исходный сигнал и несущую частоту по-дать сдвинутыми по фазе π/2 относительно сигнала и несущей частоты, подаваемых на модулятор другого плеча, то сигнал на выходе схемы будет содержать колебания только одной боковой полосы. Покажем это. Пусть исходный сигнал представляет собой гармоническое колебание вида UΩcosΩt (с учетом, что Ω = 2πF, θ = 2πw). Тогда исходный сигнал и несущая частота подаваемые на модулятор, будут определятся выражениями: и , а второго соответственно и . В случае выполнения модуляторов по двойной балансной схеме, напряжение на выходе первого и второго модуляторов соответственно будут: Если амплитуды токов на выходе преобразователей будут одинаковые I = I1 = I2, то на выходе схемы (или входе ВУ) ток будет равен: , то есть в его составе будет только ток одной (в рассматриваемом случае верхней) боковой полосы.

При несоблюдении равенства тока в плечах схемы I1 ≠ I2 и равенства раз-ности фаз величине π/2 ток на выходе схемы будет содержать составляющие нижней и верхней боковых полос. 3. Степень подавления фазоразностной схемой неиспользуемой полосы (за-тухание в полосе не пропускания), при наличии:  Ассиметрии в плечах фазоразностной схемы составит: дБ,  Погрешности фазирования: дБ,  Асимметрии в плечах фазоразностной схемы и погрешности фазиования: дБ 4. Степень дополнительного затухания полезной боковой полосы, при наличии:  Асимметрии в плечах фазоразностной схемы: дБ;  Погрешности фазирования: дБ;  Асимметрии в плечах фазоразностной схемы и погрешности фазирова-ния: 5. Для расчета и построения спектра сигнала, рис3, (на основе крайних частот спектра) верхней боковой полосы первой ступени МСП с ЧРК воспользуемся выражениями: Гц; Гц. Задание №3. Пояснить групповой принцип построения аппаратуры МСП с ЧРК, рассчи-тать:  Значение несущей частоты используемой в аппаратуре сопряжения при наличии одной ступени преобразования;  Значение виртуальной несущей частоты, согласно исходным данным: - исходный сигнал 299 – 2549 Гц.; - Ступени преобразования 29; 84; 249; 449 кГц. (ВБП, НБП, ВБП, ВБП) - Полоса частот сигнала линейного спектра 12049 – 14299 Гц. Решение: 1. Структурная схема, поясняющая принцип построения МСП с ЧРК с использованием многократного или группового преобразования, приведена на рис. 2. В первой ступени, являющейся ступенью индивидуального преобразования, одинаковые исходные частотные полосы от n1 различных источников сигналов преобразуются в n1-канальных сигналов, размещенных в не перекрывающихся полосах частот, образуя n1-канальный групповой сигнал. Вторая и последующие ступени преобразования являются групповыми.

Во второй ступени n2 одинаковых частотных полос n1-канального сигнала преобразуются в общий групповой n1n2-канальный сигнал.

В следующей ступени преобразования образуется n1n2n3-канальный сигнал путем переноса n3 одинаковых частотных по-лос группового n1n2-канального сигнала в не перекрывающиеся полосы частот и т. д. Последняя ступень группового преобразования предназначается для получения линейного спектра системы передачи, которая передается по линии.

Совокупность ступеней преобразования образуют каналообразующую аппаратуру.

Преобразование спектра частот на выходе каналообразующей аппаратуры в определенный для системы передачи линейный спектр осуществляется аппаратурой сопряжения (АС). Она содержит, как правило, одну ступень преобразования. 3. Для расчета несущей частоты используемой в АС при наличии одной ступени преобразования, воспользуемся планом спектра частот составленным согласно варианту задания (ВБП, НБП, ВБП, ВБП). Из анализа которого следует: Откуда можем получить результирующее соотношение для вычисления искомой частоты: 4. Виртуальной несущей частотой называется воображаемая несущая частота, с помощью которой можно было бы исходную полосу частот переместить в ли-нейную путем однократного преобразования (минуя все промежуточные ступени преобразования). 5. Виртуальная несущая частота составит: Гц. Задание №4. Пояснить принципы организации двухсторонней связи по проводным и радиорелейным линиям связи.

Решение: Двухсторонняя связь может быть организована по: 1 – однополосной четырехпроводной; 2 – двухполосной двухпроводной; 3 – однополосной двухпроводной системам. 1. При однополосной четырехпровод¬ной системе (рис. 5) используются две двухпроводные цепи: Одна цепь для передачи сигналов в одном направлении, вторая – в обрат-ном направлении.

Передача сигналов в обоих направлениях осуществляется в одном и том же диапазоне частот.

Эта система является при организации связи по ка¬бельным линиям. 2. Двухполосная двухпроводная система используется при построении мно-гоканальных систем передачи, работающих на воздушных и радиорелейных лини-ях. Структурная схема системы передачи, работающая по воздушным линиям, приведена на рисунке 6. Здесь используется одна двухпроводная цепь, по ко¬торой передача сигналов в двух направлениях осуще¬ствляется в разных спектрах частот.

Направ¬ляющие фильтры соответ¬ственно низких высоких частот служат для разделения спектров частот двух направлений передачи. 3. В однополосной двухпроводной системе (рис. 7) для передачи сигналов в обоих направлениях по одной двухпроводной цепи используется одна и та же полоса тональных частот, следовательно, можно осуществить одну двухстороннюю передачу.

Разделение направлений передачи в оконечных и промежуточных усилительных пунктах осуществляется с помощью дифференциальных систем.

В настоящее время эта система используется крайне редко, что обусловлено низкой устойчиво-стью усилителей двухстороннего действия.

Задание №5. Пояснить принцип построения МСП с ВРК-ФИМ. Рассчитать возможное число каналов МСП, без ведения сигналов синхронизации при заданных началь-ных условиях: Частота дискретизации кГц. Защитный интервал мкс. Решение: 1. На рис. 8 приведена упрощенная структурная схема, иллюстрирующая прин-ципы построения аппаратуры с временным разделением каналов и фазоимпульсной модуляцией. 2. Рассмотрим назначение и функции ее узлов, пологая, что аппаратура предна-значена для передачи телефонных сигналов.

Разговорные токи абонен¬тов через дифференциальные устройства, разделяю¬щие направления пе¬редачи и приема, попа¬дают в ветвях передачи на фильтры нижних час¬тот. С выходов этих фильтров сигналы по¬ступают на входы ка¬нальных амплитудно-им¬пульсных модуляторов, с помощью которых непрерыв¬ные рече-вые сигналы преобразуются в последовательности отсчетов.

На модуляторы подаются так же управляющие импульсные последовательности – импульсные переносчики, выра¬батываемые ГО передачи. От ГИ импульсы поступают на распределитель им¬пульсов каналов РИК, с которого они в заданные моменты времени попадают на канальные модуляторы.Преобразователи АИМ-ФИМ осуществляют преобразо¬вание импульсных сигналов, модулированных по амплитуде, в сигналы, модули¬рованные по фазе. Выходы всех канальных пре-образователей АИМ-ФИМ объе¬диняются, и формируется групповой ФИМ сигнал. С выхода приемного устройства ПР, групповой ФИМ сигнал поступает на канальные временные селекторы (ключи) КС, поочередно открывающиеся и про-пускающие импульсы только к данному каналу.

Далее осуществляется преобразо-вание ФИМ-АИМ. Восстановление непрерывных сигналов осуществляется фильтрами нижних частот. 3. На рис. 9 приведена последовательность импульсов цикла передачи. 4. Из рис. 9 видно, что Тогда при условии получим: Учитывая, что N – наименьшее целое, число каналов в МСП составит 5. Задание 6. Пояснить принцип построения МСП с ВРК-ИКМ. Рассчитать тактовую частоту передачи символов в линейном тракте, если цикл разделен на N+2 равных временных интервала из которых N заняты кодовыми группами каналов, 2 – служебной информацией, при заданных начальных условиях: Частота дискретизации кГц. Число каналов . Число разрядов в кодовой группе . Решение: 1. Упрощенная структурная схема МСП с ВРК приведена на рисунке 10. 2. Аналоговый сигнал, при¬шедший от абонента по двух¬проводной линии, че-рез диф¬ференциальную систему попа¬дает на фильтр нижних частот.

Дискретизация осуществля¬ется АИМ модуляторами, выходы кото¬рых запараллелены.

Групповой АИМ сигнал поступает на кодер, где проходит его квантование и кодирование. В системе ВРК-ИКМ передача осуществляется циклами.Цикл передачи состоит из кодовых групп каналов, сигналов цикловой синхронизации, позволяющий отделить один цикл передачи от другого и осуществить тем самым временную селекцию сигналов, а также сигналов управ-ления и взаимодействия АТС (СУВ). Работа всех блоков передающей части синхронизируется сигналами, вырабатываемыми блоком синхронизации БСпер. С выхода УО импульсы поступают на регенератор, где нормализуется их форма и устраняются фазовые флуктации т. е. случайные смещения от тактовых моментов.

Перекодирование осуществляется в специальном устройстве согласования с ли-нией УСЛ. С выхода УСЛ сигнал передается непосредственно в линейный тракт.

В приемной части системы сигнал преобразуется в обратной последовательности. Входные импульсы с линии после регенерации поступают на устройство разделе-ния УР, где выделяются сигналы СУВ и информационные. Декодер служит для цифро-аналогового преобразования, в результате которого ИКМ сигнал превращается в АИМ сигнал.Разделение каналов осуществляется канальным селектором КС, а выделений первичного сигнала – ФНЧ. 3. Временные диаграммы, поясняющие принцип образования группового сигнала в системе ВРК ИКМ приведены на рис. 11. Где: а) сигнал в 1-м канале; б) сгнал во 2-м канале; в) сигнал в n-м канале; 4. г) групповой АИМ сигнал; д) групповой ИКМ сигнал. 4. Тактовая частота передачи символов в линейном тракте составляет:.