Диаграмма уровней и остаточное затухание канала

Уровни передачи и их классификация

Первичные сигналы электросвязи

Понятие о телекоммуникационных сетях

Телекоммуникационные сети – это системы передачи и распределения сообщений (СПРС), т.е.системы связи в широком смысле.

Принято считать,что сеть более сложная конструкция, чем система.

Телекоммуникационная сеть – это совокупность сетевых узлов, сетевых станций, соединяющих их линий передачи, узлов коммутации и оконечных пунктов, обеспечивающая доставку сообщения по заданному адресу с выполнением установленных требований по времени доставки, верности и надежности. Сетевые узлы организуются на пересечении нескольких линий передачи, в них устанавливается каналообразующее оборудование систем передачи и осуществляется переключение каналов или их групп,принадлежащих разным системам. Сетевые станции являются оконечными устройствами первичной сети и предназначены для подключения потребителей (вторичных сетей). В узлах(центрах) коммутации реализуется выбранный способ коммутации (коммутация каналов, сообщений или пакетов), в оконечных пунктах размещается оконечное оборудование(оборудование ввода/вывода).

Совокупность сетевых узлов, сетевых станций и соединяющих их линий передачи, образующих сеть типовых каналов передачи и сетевых трактов, называется первичной сетью. Первичная сеть является основой для построения вторичных сетей, которые различаются по виду передаваемых сообщений. Первичная сеть снабжает вторичные сети каналами передачи и физическими цепями.

Наряду с абсолютными единицами измерений сигналов (например, мощность, напряжение, ток) в технике электросвязи используются относительные единицы, которые выражаются в логарифмической форме (уровни передачи). Уровни передачи подразделяются на относительные, абсолютные и измерительные.

Относительные уровни передачи:

- по мощности:

P_ОМ=, дБом (2.1)

- по напряжению:

P_ОН=, дБон (2.2)

- по току:

P_ОТ=, дБот, (2.3)

где W_x, U_x, I_x – мощность, напряжение и ток соответственно в измеряемой точке; W_о, U_о, I_о - мощность, напряжение и ток соответственно в отсчетной точке. Относительныеуровни передачи измеряются в децибелах относительных по мощности,напряжению и току(дБом, дБон, дБот).

Уровень передачи положителен, если соответствующие значения в измеряемой точке больше, чем в отсчетной; отрицателен, если меньше, чем в отсчетной и равен нулю, если они равны.

Уровни передачи называются абсолютными (P_М, P_Н,P_Т ), если за отсчетные приняты следующие значения:

1) W_o = 1 мВт;

2) U_o = 0,775 В;

3) I_o = 1,29 мА.

Если абсолютный уровень передачи определяется на сопротивлении

Z = R = 600 Ом, то численно P_М = P_Н = P_Т,что объясняется выбором отсчетных значений. Абсолютные уровни передачи по мощности, напряжению и току измеряются соответственно в дБм, дБн, дБт.

Связь между относительными P_ОМ и абсолютными уровнями передачи по мощности можно представить в следующем виде

, (2.4) где р_мх – абсолютный уровень мощности в точке измерения (наблюдения) и р_мо – абсолютный уровень мощности в точке отсчета. Как следует из формулы (2.4) относительныйуровень по мощностиравен разности абсолютных уровней по мощности в точке измерения и в точке, принятой за отсчетную. Аналогичным образом получаются выражение для связи относительных и абсолютных уровней по напряжению и току.

Измерительным уровнем называется абсолютный уровень в рассматриваемой точке при условии, что в начале тракта включен нормальный генератор, т.е. генератор гармонических колебаний определенной частоты с внутренним активным сопротивлением 600 Ом и ЭДС, равной 1,55 В. Если входное сопротивление канала активно и равно 600 Ом, то при подключении нормального генератора на входе канала оказывается абсолютный нулевой уровень.

Канал связи может быть представлен как каскадное соединение пассивных и активных четырехполюсников. В пассивных четырехполюсниках происходят потери энергии, в активных – ее увеличение. Для оценки изменения энергии в различных точках канала вводится понятие рабочего усиления S_p и рабочего затухания A_p.

Под рабочим затуханием четырехполюсника понимается отношение вида:

A_p =, дБ, (2.5)

где W_Г – мощность, которую отдал бы источник сигнала согласованной с ним нагрузке;

W_Н - мощность, которая выделяется в нагрузке четырехполюсника в реальных условиях включения. В приведенном определении учитывается возможная несогласованность на входе и выходе четырехполюсника.

Рабочее усиление четырехполюсника определяется следующим выражением:

S_p=, дБ (2.6)

При проектировании и эксплуатации оборудования телекоммуникационных систем и сетей необходимо знать величины уровней сигнала в различных точках каналов и трактов. Чтобы охарактеризовать изменения мощности или напряжения сигнала при его прохождении по каналам и трактам пользуются диаграммой уровней – графиком, показывающим распределение уровней передачи сигнала при его прохождении по элементам оборудования каналов и трактов.

В качестве примера на рис.2.1 показана диаграмма уровней канала передачи, состоящего из усилителя передачи Ус_пер с усилением равным S_пер, трех участков линии связи (среды распространения) длиной l₁, l₂,l₃ с затуханием равным А₁, А₂, А₃ соответственно,двух промежуточных усилителей Ус₁,Ус₂ с усилением S₁ и S₂ и усилителя приема Ус_пр с усилением S_пр.

На диаграмме уровней отмечены характерные точки канала (тракта) передачи: вход канала с уровнем р_вх; уровень передачи равный р_пер = р_вх + S_пер; уровни приема на входе i –го усилителя р_прi = р_пер(i-1) – А_i и уровни передачи на выходе i – го усилителя р_перi = р_прi + S_i; выход канала (тракта) с уровнем р_вых. На диаграмме уровней указывается уровень помехи на входе i – го усилителя р_помi и величина защищенности на входе i – го усилителя равная

А_зi = 10lg(W_прi / W_помi) = р_прi – р_помi, (2.7)

где W_прi – мощность принимаемого сигнала на входе i – го усилителя и р_прi – уровень мощности сигнала на входе i –го усилителя; W_помi – мощность помех на входе i – го усилителя и р_помi – уровень мощности помехи на входе i – го усилителя.Соотношение между уровнями сигнала на входе и выходе канала определяют его остаточное затухание, равное разности между суммой всех рабочих затуханий и суммой всех рабочих усилений, имеющихся в канале:

. (2.8)

Для того, чтобы обеспечить нормальную работу каналов и трактов, величины мощностей, напряжений и токов сигналов и соответствующие им уровни нормируют, нормируют также допустимые уровни помех. Следует учесть,что уровни сигналов и помех в различных точках канала будут различными. Поэтому, во избежание неопределенности все нормируемые величины относят к точке тракта передачи с нулевым измерительным уровнем. Уровни по мощности и напряжению, отнесенные к точке с нулевым измерительным уровнем, обозначают соответственно через дБм 0 и дБн 0. Приборы для измерения уровней передачи называются указателями уровней и представляют собой обычные вольтметры, измерительная шкала которых и входные регуляторы отградуированы в уровнях мощности и напряжения.

Рисунок 2.1 - Диаграмма уровней и ее характерные точки