Проектирование МСП на оборудовании ИКМ 120 480 1920

1



Карагандинский Политехнический Университет





















Курсовой проект



по дисциплине «Многоканальная электросвязь»



Проектирование МСП на оборудовании ИКМ-120, 480, 1920





Выполнил:

Проверил:


Содержание.



	Содержание.	1

	1. Индивидуальное задание.	2

	2. Краткие технические данные аппаратуры.	3

	2.1. Аппаратура ИКМ-120.	3

	2.2. Аппаратура ИКМ-480.	5

	2.3. Аппаратура ИКМ-1920.	6

	3. Расчет шумов оконечного оборудования.	8

	3.1. Допустимые значения фазовых флуктуаций.	8

	3.2. Зависимость защищенности от шумов квантования от уровня входного сигнала при нелинейном кодировании с характеристикой компрессии А.	9

	3.3. Необходимое число разрядов кодирования при использовании равномерного квантования.	10

	3.4. Определение шумов незанятого канала при равномерном и неравномерном квантовании.	11

	3.5. Определение величины приведенной инструментальной погрешности при равномерном и неравномерном квантовании.	11

	4. Расчет длины участка регенерации и составление схемы организации связи.	12

	4.1. Расчет допустимого значения вероятности ошибки для одного регенератора.	12

	4.2. Расчет длины участка регенерации.	13

	4.2.1. Местный участок сети.	13

	4.2.2. Участок внутризоновый сети.	13

	4.2.3. Магистральный участок сети.	14

	4.3. Определение допустимого значения защищенности на входе регенератора.	15

	4.4. Расчет ожидаемого значения защищенности на входе регенератора.	15

	4.5. Расчет параметров качества для магистрали в соответствии с Рекомендацией МККТТ G.821.	16

	4.6. Расчет цепи дистанционного питания.	18

	4.6.1. Участок местной сети.	18

	4.6.2. Участок внутризоновой сети.	19

	4.6.3. Участок магистральной сети.	19

	4.7. Составление схемы организации связи.	19

	4.7.1. Участок местной сети.	19

	4.7.2. Участок внутризоновой сети.	20

	4.7.3. Участок магистральной сети.	20

	4.8. Комплектация оборудования.	21

	4.8.1. Участок местной сети.	21

	4.8.2. Участок внутризоновой сети.	21

	4.8.3. Участок магистральной сети.	21

Список литературы……………………………………………..……………….22




1. Индивидуальное задание.



Участок сети

Система передачи

Длина участка, км

Тип кабеля

Местный

ИКМ-120

100

МКСА

Внутризоновый

ИКМ-480

180

МКТ-4

Магистральный

ИКМ-1920

560

КМ-4







		F – коэффициент шума корректирующего усилителя,                           10

		– запас помехоустойчивости регенератора, дБ                                 8

		– падение напряжения ДП на одном НРП, В                                17

		– пикфактор сигнала, дБ                                                                    15

		– среднеквадратическое отклонение волюма, дБ                               5

		Н – соотношение между шумами квантования и инструментальными     

	            шумами                                                                                                

		– минимальная защищенность от шумов квантования, дБ         32

		– защищенность сигнала от дискретизации, дБ                               57 


2. Краткие технические данные аппаратуры.



2.1. Аппаратура ИКМ-120.



		Аппаратура ИКМ-120 предназначена для организации каналов на местных и внутризоновых сетях по высокочастотным симметричным кабелям типа МКС и МКСА (рис.1а) при использовании двухкабельной системы связи.

Скорость передачи цифрового сигнала – 8448 кбит/с.

		Максимальная дальность связи – 600 км.

		Цепи усиления регенератора обеспечивают компенсацию затухания участка регенерации в пределах от 45 до 55 дБ (на частоте 4224 кГц).

		Тип кода в линии – КВП-3 (импульсы передаются со скважностью 2 и амплитудой 3 В на нагрузочном сопротивлении 150 Ом).

		Структура цикла передачи представлена на рис.1б. Длительность цикла равна 125 мкс, он содержит 1056 импульсных позиций (тактовых интервалов) и условно разбит на 4 группы по 264 позиции в каждой. При формировании группового сигнала в ИКМ-120, как и в ЦСП более высокого порядка, используется метод двустороннего согласования скоростей с двухкомандным управлением.

		Электропитание НРП осуществляется дистанционно по фантомным цепям от стойки линейного оборудования (СЛО). Предельная величина напряжения дистанционного питания на входе линии составляет 980 В при токе 125 мА.

		Служебная связь между оборудованием ВВГ осуществляется по цифровому каналу, организованному методом дельта-модуляции, а между промежуточными пунктами – по рабочим парам кабеля в полосе 0,3-3,4 кГц. По этим же парам организуется телеконтроль за состоянием линейного тракта.

		Комплектация оборудования.

		Стойка вторичного временного группообразования  (СВВГ) – на 8 комплектов ВВГ.

Стойка линейного оборудования (СЛО) – на 4 системы.

Стойка аналого-цифрового преобразования стандартной вторичной группы частот 312-552 кГц (САЦО-ЧРК-2), содержащая по одному комплекту АЦО-ЧРК-2, ВВГ и АЦО аппаратуры ИКМ-30.

Необслуживаемые регенеративные пункты типа НРПК-4 (для установки в колодец) – на 4 линейных регенератора, НРПГ-8 (для установки в грунт) – на 8 линейных регенераторов.



Рис.1а.  Симметричный  высоко-частотный кабель в алюминиевой оболочке МКСАШп-44:

 1 – полиэтиленовый шланг, 2 –   поливинилхлоридная лента, 3 – битумный состав, 4 – бронепроволока, 5 – наружный покров из кабельной пряжи, 6 – две бронеленты, 7 – подушка, 8 – вязкий подклеивающий слой, 9 – алюминиевая оболочка, 10 – поясная изоляция, 11 – цветная хлопчатобумажная пряжа, 12 – полистирольная пленка, 13 – цветной полистирольный кордель, 14 – токопроводящая жила диаметром 1.2                  мм, 15 – центрирующий кордель диаметром 1.1 мм.




Рис.1б.n – общее число импульсных позиций в цикле

ЦС – символы циклового синхросигнала

ДИ – символы дискретной информации

КС – символы команд согласования скоростей

СС – символы служебной связи

К – символы контроля и сигнализации

СУВ – символы сигналов управления и взаимодействия

СЦС – символы сверхциклового синхросигнала





2.2. Аппаратура ИКМ-480.



		Аппаратура ИКМ-480 предназначена для организации каналов на внутризоновых и магистральных сетях при использовании коаксиальных кабелей МКТ-4 (рис.2а) с парами 1,2/4,4 мм. Линейный тракт организуется по однокабельной схеме.

		Скорость передачи цифрового сигнала – 34368 кбит/с.

			Максимальная дальность связи – 2500 км.

			Цепи усиления регенератора обеспечивают компенсацию затухания участка в пределах от 43 до 73 дБ (на частоте 17184 кГц).

			Тип кода в линии – КВП-3 или ЧПИ со скремблированием.

			Структура цикла передачи представлена на рис.2б. Длительность цикла равна 62.5 мкс, он содержит 2148 импульсных позиций и условно разбит на 3 группы по 716 позиций в каждой.

		Дистанционное питание НРП осуществляется по центральным жилам коаксиальных пар постоянным током 200 мА. Максимальное напряжение ДП равно 1300 В. Длина секции ДП составляет примерно 200 км.

			Служебная связь между оборудованием ТВГ осуществляется по цифровому каналу, между ОРП – по высокочастотным каналам служебной связи, а между НРП и ОРП – в спектре 0.3-3.4 кГц по рабочим парам кабеля.

	Телеконтроль осуществляется по рабочим парам без перерыва связи.

		Комплектация оборудования.

	Стойка третичного временного группообразования (СТВГ) – на 4 комплекта ТВГ.

	Стойка оборудования линейного тракта (СОЛТ) – на 2 системы.

	Стойка аналого-цифрового преобразования стандартной третичной группы частот 812-1044 кГц (САЦО-ЧРК-3).

	Необслуживаемый регенеративный пункт НРПГ-2, устанавливаемый в грунт, – на 2 системы.

Применяются два основных типа малогабаритных кабелей: МКТА-4 в алюминиевой оболочке и МКТС-4 в свинцовой оболочке.



Рис.2а.Во всех типах кабелей конструкция сердечника одна и та же: он скручивается из четырех коаксиальных пар, пяти симметричных пар и одной контрольной жилы. Каждая коаксиальная пара состоит из медного внутреннего проводника диаметром 1.2 мм и внешнего проводника в виде медной гофрированной трубки с продольным швом диаметром 4.6 мм. Внутренний проводник изолирован от внешнего концентрично наложенной баллонной полиэтиленовой изоляцией, поверх которой имеется экран из двух стальных лент толщиной 0.1 мм. Сверху располагается поливинилхлоридная лента толщиной 0.23 мм. Диаметр коаксиальной пары 6.4 мм.





Рис.2б.



Рис.2а. 2.3. Аппаратура ИКМ-1920.



			Аппаратура ИКМ-1920 предназначена для организации каналов на внутризоновых и магистральных сетях при использовании коаксиальных кабелей КМ-4 (рис.3а) 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.

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.

				Структура цикла передачи представлена на рис.3б. 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 ЧВГ осуществляется по цифровому каналу, между промежуточными станциями – по ВЧ и НЧ каналам служебной связи. 

Телеконтроль осуществляется без перерыва связи.

		Комплектация оборудования.

Стойка четвертичного временного группообразования (СЧВГ) – на 4 комплекта ЧВГ.

Стойка оборудования линейного тракта (СОЛТ) – на 2 системы.

Стойка дистанционного питания (СДП) – на две системы.

Стойка аналого-цифрового преобразования сигналов телевизионного вещания (САЦО-ТС) на один канал телевизионного вещания.

Необслуживаемый регенеративный пункт НРПГ-2, устанавливаемый в грунт, – на 2 системы.



Рис.3а. Сечение коаксиального кабеля КМ-4.

 Под общей оболочкой расположено четыре коаксиальные пары, а также пять симметричных четверок для служебной связи и телесигнализации.





Рис.3б.




3. Расчет шумов оконечного оборудования.



3.1. Допустимые значения фазовых флуктуаций. 

		

		В идеальной системе дискретизация сигнала осуществляется в равноотстоящие моменты времени , где n – целое число. На восстанавливающий фильтр отсчеты тоже поступают через равные промежутки времени, соответствующие периоду дискретизации . Однако в реальной системе отсчеты берутся в несколько смещенные моменты времени , а на восстанавливающий фильтр подаются в моменты , также смещенные относительно равноотстоящих моментов времени. Таким образом, на приеме отсчеты появляются с некоторой ошибкой по своему временному положению и их амплитуды отличаются от истинных. Обычно величины  и  много меньше интервала дискретизации  и являются случайными. Мощность шумов на переприемном участке не будет превышать:

		,                                         (3.1.1)     

		где – эффективное напряжение сигнала. Защищенность от шумов дискретизации будет:

		,                                           (3.1.2)

		где  и . При заданной защищенности  из (3.1.2) можно определить требования к величинам a и b при их равенстве.

		дБ

		

		мкс

		мкс.

3.2. Зависимость защищенности от шумов квантования от уровня входного сигнала при нелинейном кодировании с характеристикой компрессии А.

		

Рис.3.2.а. Характеристика компрессии типа А.







Оценим соотношение сигнал-шум для характеристики компрессии типа А.

, .

,  .



Рис.3.2.б. Отношение сигнал-шум при компрессировании с характеристикой А.

3.3. Необходимое число разрядов кодирования при использовании равномерного квантования.

		

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

		,                                                    (3.3.1)

		где  – 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:

		

Рис.3.3. Зависимость защищенности от шумов квантования при линейном кодировании.



		дБ.

Величина шага квантования

		,                                                         (3.3.2)

		где – число шагов квантования, причем , 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 (дБ).

		, дБ                               (3.3.3)

		, дБ.                                  (3.3.4)

		

		

3.4. 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:

, пВт.                            (3.4.1)

Воспользовавшись формулой (3.4.1), рассчитаем шумы незанятого канала при неравномерном квантовании.

– минимальный шаг при неравномерном квантовании,

,  В.

Псофометрический коэффициент ,

полоса частот канала ТЧ кГц,

частота дискретизации кГц.

пВт.

При равномерном квантовании величину  заменим на – величину шага при равномерном квантовании.

, , .

пВт.



3.5. Определение величины приведенной инструментальной погрешности при равномерном и неравномерном квантовании.



В процессе аналого-цифрового преобразования в оконечном оборудовании возникают шумы, определяемые отклонением характеристик преобразователя от идеальных. 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

,                                                    (3.5.1)

где – среднеквадратичное значение приведенной инструментальной погрешности преобразования, m – разрядность кода, – шаг квантования. Соотношение между шумами квантования и инструментальными шумами оказывается равным

.                                          (3.5.2)

Зная  Н можно найти величину приведенной инструментальной погрешности:

.                                                   (3.5.3)

При неравномерном квантовании:

.

При равномерном квантовании:



.


4. Расчет длины участка регенерации и составление схемы организации связи.



4.1. Расчет допустимого значения вероятности ошибки для одного регенератора.

		

		Допустимое значение вероятности ошибки для одного регенератора определяется как

.                                                (4.1.1)

Если принять, что вероятность ошибки при передаче цифрового сигнала между двумя абонентами не должна превышать значения  при организации международной связи, то при равномерном распределении ошибок на отдельных участках национальной сети получим значения  .

В этом случае  равно

,                                                      (4.1.2)

где – длина участка номинальной цепи основного цифрового канала (ОЦК), на котором используется ЦСП.

Так условное значение допустимой вероятности ошибки в расчете на 1 км линейного тракта:

для магистрального участка        ;

для внутризонового участка        ;

для местного участка                    .

4.2. Расчет длины участка регенерации.



4.2.1. Местный участок сети.

, км

– километрическое затухание кабеля на полутактовой частоте системы.

, ;   МГц

дБ

км – длина участка регенерации



19 – число участков регенерации

, км

км

Участки, прилегающие к ОП и ОРП обязательно делаются укороченными. Длина укороченных участков рассчитывается по формуле:

, км



км.



4.2.2. Участок внутризоновый сети.



		При работе ЦСП по симметричным кабелям основным видом помех, определяющих длину участка регенерации, являются помехи от линейных переходов.

Для оценки допустимого значения защищенности можно воспользоваться выражением:

, 

где – количество уровней в коде, – запас помехозащищенности, учитывающий неидеальность узлов регенератора и влияние различных дестабилизирующих факторов, – величина ошибки на 1 регенераторе для внутризоновой сети .

, дБ.

Ожидаемая защищенность от собственных помех будет равна:

,

где дБ – уровень передачи.



Приравняв  и  найдем длину участка регенерации.

 дБ,

,    , ;  МГц.

.



км.



4.2.3. Магистральный участок сети.



Расчет длины участка регенерации проводится так же, как и на внутризоновом участке сети.

,

 дБ,



дБ,

, ;   МГц.

.

км.



4.3. Определение допустимого значения защищенности на входе регенератора.

		

		Так как вероятность ошибки в регенераторе однозначно связана с 

		

		защищенностью, то для заданной вероятности ошибки найти требуемую величину защищенности на входе регенератора.

– вероятность ошибки.

Разделив эту величину на число регенераторов п местной сети, найдем допустимую величину защищенности на входе регенератора.

.

На графике, приведенном выше, вероятности ошибки равной соответствует значение защищенности дБ.

4.4. Расчет ожидаемого значения защищенности на входе регенератора.

		

		Ожидаемое значение защищенности на входе регенератора можно рассчитать по формуле:

, дБ,                                  (4.4.1)

где – ожидаемая защищенность сигнала от линейных переходов;

       – относительная величина собственных шумов;

       – относительная величина шумов регенератора.



,                                                 (4.4.2)  

где – постоянная Больцмана;

       К;

       , Гц;

        дБ – уровень передачи;

        – номинальное затухание участка.

  .

Ожидаемая защищенность сигнала от линейных переходов рассчитывается по формуле:

, дБ                      (4.4.3)

где дБ – переходное затухание на дальнем конце;

      м – строительная длина кабеля;

       – длина участка регенерации;

      – длина трассы;

      – затухание на полутактовой частоте.

дБ.

		Подставив найденные значения ожидаемой защищенности сигнала от линейных переходов и относительной величины собственных шумов в формулу (4.4.1), найдем ожидаемое значение защищенности на входе регенератора:

дБ.



Так как полученное в пункте 4.3 значение допустимой защищенности на входе регенератора дБ меньше ожидаемого значения защищенности на входе регенератора, то можно сделать 

вывод: регенерационные пункты размещены верно.



4.5. Расчет параметров качества для магистрали в соответствии с Рекомендацией МККТТ G.821.



В соответствии с рекомендацией МККТТ G.821 для ОЦК на международном соединении вводятся следующие требования к параметрам качества:

А – при оценке в одноминутных интервалах не менее, чем в 90% измерений должно быть не более 4-х ошибок;

Б – при оценках в односекундных интервалах не менее, чем в 99.8% измерений должно быть не более 64-х ошибок;

В – при оценках в односекундных интервалах не менее, чем в 92% измерений ошибки должны отсутствовать.

Рекомендуемое общее время оценки состояния канала – один месяц.

Исходя из этих норм, можно рассчитать требования к параметрам качества (А, Б и В) на отдельных участках номинальной цепи ОЦК ВСС, воспользовавшись выражением:

,%                                        (4.5.1) 

где – допустимое значение соответствующего параметра качества, указанное в рекомендации G.824, %;

        – часть общих норм на параметры качества, отведенная на данный участок номинальной цепи ОЦК ВСС,% (для магистрального участка , для внутризонового участка , для местного ).

        Результаты соответствующих расчетов приведены в таблице.



Наименование цепи

, %

, %

, %

Участок магистральной сети (12500 км)

98

99.96

98.4

Участок внутризоновой сети (600 км)

98.5

99.97

98.8

Участок местной сети (100 км)

99.25

99.985

99.4



         Расчет значений параметров качества для конкретной линии протяженностью  км можно произвести по формуле

,                                           (4.5.2)

где – номинальная протяженность соответствующего участка сети.



Участок местной сети.

%



%

%



Участок внутризоновой сети.

%

%

%



Участок магистральной сети.

%



%

%



4.6. Расчет цепи дистанционного питания.



Дистанционное питание линейных регенераторов в основном осуществляется стабилизированным постоянным током по схеме "провод – провод" с использованием фантомных цепей симметричного кабеля или центральных жил коаксильных 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.

,                                         (4.6.1)

где – ток дистанционного питания, А;

       – километрическое сопротивление цепи кабеля, используемой для передачи ДП, постоянному току, ;

       – длина участка ДП, км;

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

       – падение напряжения на одном НРП, В.

Очевидно, что ОРП таким образом должны быть размещены на магистрали, чтобы выполнялось условие , где – максимальное напряжение на выходе источника ДП, используемого в ЦСП данного типа.



4.6.1. Участок местной сети.



В,

		мА,

		,

		км,

		.



4.6.2. Участок внутризоновой сети.



В,

		мА,

		,

		км,

		.

4.6.3. Участок магистральной сети.



На первом и втором участках:

В,

		мА,

		,

		км,

		.



На третьем участке:

В,

		мА,

		,

		км,

		.



4.7. Составление схемы организации связи.



На основе технических данных ЦСП, полученных значений и расчета цепи ДП осуществляется размещение НРП и ОРП на каждом из проектируемых участков сети.



4.7.1. Участок местной сети.



4.7.2. Участок внутризоновой сети.





4.7.3. Участок магистральной сети.





4.8. Комплектация оборудования.



4.8.1. Участок местной сети (система ИКМ-120).



Наиме-

нование 

Количе-ство 

Состав

На одну станцию

Всего



ОС



2

СВВГ – стойка вторичного временного группообразования

1

2





СЛО – стойка линейного оборудования

1

2





САЦО-ТС – стойка аналого-цифрового преобразования стандартной группы частот 312-552 кГц

1

2

НРП

18

НРПГ-8 – необслуживаемый регенерационный пункт на 8 линейных регенераторов

1

18




4.8.2. Участок внутризоновой сети (система ИКМ-480).



Наиме-

нование 

Количе-ство 

Состав

На одну станцию

Всего



ОС



2

СТВГ – стойка третичного временного группообразования

1

2





СОЛТ – стойка оборудования линейного тракта

1

2





САЦО-ТС – стойка аналого-цифрового преобразования стандартной третичной группы частот 812-1044 кГц

1

2

НРП

46

НРПГ-2 – необслуживаемый регенерационный пункт 

1

46





4.8.3. Участок магистральной сети (система ИКМ-1920).



Наиме-

нование 

Количе-ство 

Состав

На одну станцию

Всего



ОС



2

СЧВГ – стойка четвертичного временного группообразования

1

2





СОЛТ – стойка оборудования линейного тракта

1

2





САЦО-ТС – стойка аналого-цифрового преобразования  сигналов телевизионного вещания

1

2

ОРП

2

СОЛТ – стойка оборудования линейного тракта

2

4





СДП – стойка дистанционного питания

2

4

НРП

146

НРПГ-2 – необслуживаемый регенерационный пункт 

1

146




Список литературы.



		Н.Н. Баева, В.Н. Гордиенко, М.С. Тверецкий. Проектирование цифровых каналов передачи. (Учебное пособие)

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

		И.Р. Берганов, В.Н. Гордиенко, В.В. Крухмалев. Проектирование и техническая эксплуатация систем передачи. –М.: Радио и связь, 1989.