2014-02-02
5183
Широкополосные и цифровые каналы
К широкополосным каналам (трактам) относятся: предгрупповой (ПШКГ), первичный (ПШК), вторичный (ВШК), третичный (ТШК) и четверичный (ЧШК) широкополосные каналы. Для организации связи на телекоммуникационных сетях параметры и характеристики этих каналов должны быть унифицированы независимо от оборудования их образования.
Основные нормы на электрические характеристики и параметры широкополосных каналов приведены в табл.3.4.
Величины номинальных измерительных уровней, остаточного затухания и амплитудная характеристика измеряются на частотах 18 кГц для предгруппового, 82 кГц для первичного, 420 кГц для вторичного и 1545 кГц для третичного широкополосного канала.
На телекоммуникационных сетях организуются типовые цифровые каналы (тракты), основными из которых являются:
основной цифровой канал (ОЦК) со скоростью передачи 64 (1±50×10-6) кбит/с;
субпервичный цифровой канал (СПЦК) со скоростью передачи 480 (1±50×10-6) кбит/с;
первичный цифровой канал (ПЦК) со скоростью передачи 2048 (1±50×10-6) кбит/с;
|
|
|
вторичный цифровой канал (ВЦК) со скоростью передачи 8448 (1±30×10-6) кбит/с;
третичный цифровой канал (ТЦК) со скоростью передачи 34368 (1±20×10-6) кбит/с;
четверичный цифровой канал (ЧЦК) со скоростью передачи 139264 (1±15×10-6) кбит/с.
Качество передачи по цифровым каналам оценивается коэффициентом ошибок по формуле (3.6).
Параметры и характеристики типовых широкополосных каналов Таблица 3.4
| Параметры и характеристики | Типовые широкополосные каналы | ||||
| ПГШК | ПШК | ВШК | ТШК | ЧШК | |
| 1. Границы эффективно передаваемой полосы частот, кГц | 12,3…23,4 | 60,6…107,7 | 312,3…551,4 | 812,6…2043,7 | 8515…12388 |
| 2.Номинальная величина входного и выходного сопротивления, Ом | |||||
| 3. Номинальный относительный измерительный уровень, дБм 0: на входе на входе | - 36 - 14 | - 36 - 23 | - 36 - 23 | - 36 - 23 | - 36 - 23 |
| 4 Остаточное затухание, дБ | - 22 | -13 | -13 | -13 | -13 |
| 5. Допустимая неравномерность частотной характеристики остаточного затухания, дБ | ± 0,87 | ± 0,87 | ±0,87 | ± 0,5 | ± 0,15 |
| 6. Допустимые отклонения группового времени прохождения, мкс в полосе, кГц | 13…23 | 65…103 | 330..530 | 0,25 900…1900 | 0,25 9300…11700 |
| 7. Амплитудная характеристика прямолинейна при изменении уровня, дБм в сторону уменьшения в сторону увеличения с точностью ± дБ | - 10 | - 10 | - 10 | - 10 | - 10 |
| 8. Средняя мощность сигнала в точке с нулевым относительным уровнем, мВт 0 | 0,096 | 0,348 | 1,92 | 9,6 | |
| 9. Уровень среднего невзвешенного шума (за час), дБм 0 при протяженности канала 2500 км | - 42 | - 35 | - 28 | - 21 | - 16 |
| 10. Пропускная способность не ниже, бит/с | 82×103 | 330×103 | 165×104 | 8,5×106 | 33×106 |
Для обеспечения диалога двух абонентов канала передачи должен быть двустороннего действия или двусторонним каналом. Рассмотренные выше типовые каналы являются односторонними и, следовательно, для организации двусторонней – дуплексной связи необходимо использование двух типовых односторонних - симплексных каналов, объединив их в единую двустороннюю систему и сохранив при этом взаимную независимость односторонних каналов. Поскольку наиболее массовым видом является телефонная связь, то рассмотрим принципы организации двусторонних телефонных каналов. Полученные при этом соотношения и выводы справедливы для организации двусторонних каналов передачи других видов сообщений.
|
|
|
Исторически первой двусторонней системой телефонной связи была однополосная четырехпроводная система двусторонней связи, рис. 3.7, при которой передача от микрофона М одного абонента к телефону Т другого абонента ведется в одной полосе частот f1-f2 по двухпроводной линии. Такая схема организации двусторонней связи экономически и эксплуатационно нецелесообразна, так как к абонентам требуется подведение четырехпроводной линии.
Обычные абонентские линии двухпроводные и поэтому для подключения микрофонов и телефонов к таким линиям требуется применение особых развязывающих устройств – РУ (противоместная схема телефонного аппарата). При этом получается однополосная двухпроводная схема двусторонней связи (рис.3.8), при которой передача и в одном, и в другом направлениях ведется по двухпроводной линии и в одной и той же полосе частот. Как следует из рис. 3.8, передача в одном и другом направлениях ведется в одной полосе частот, а разделение направлений передачи осуществляется с помощью специального РУ, к характеристикам которого предъявляются определенные требования.Двухсторонняя связь при использовании двухпроводной линии может быть осуществлена с помощью двух полос частот: одна полоса частот (нижняя) f1- f2 передается от абонента А к абоненту Б, а другая полоса частот f3-f4 передается от абонента Б к абоненту А. Следовательно, кроме развязывающего устройства, аналогичного РУ при
однополосной двухпроводной схеме организации связи должны быть устройства, преобразующие исходные сигналы в полосу частот соответствующего направления тракта передачи и обратного преобразования в тракте приема. Разделение направлений передачи осуществляется с помощью фильтров нижних и верхних частот, называемых направляющими фильтрами или вилкой направляющих фильтров. Схема двухпроводной двухполосной организации двусторонней связи приведена на рис.3.9.
Рассмотрим прохождение сигнала от абонента станции А к абоненту станции Б (для обратного направления все процессы будут аналогичными) по двухполосному двухпроводному двустороннему каналу передачи телефонных сигналов и их основные преобразования.
К зажимам 1-1 (2-2) подключается двухпроводный тракт телефонной сети, использующий двухпроводные физические цепи, по которым передаются телефонные сигналы в тональном диапазоне частот F1- F2. Эти сигналы поступают на развязывающее устройство (РУ-1), предназначенное для разделения направлений передачи и приема. С выхода РУ-1 первичный сигнала в полосе частот F1-F2 поступает на передатчик станции А (Пер-А), где происходит его преобразование в линейный спектр f1-f2, передаваемый по двухпроводной линии (физической цепи). Формирование линейного спектра направления передачи от станции А к станции Б осуществляется направляющим фильтром нижних частот (ФНЧ). На станции Б сигнала выделяется аналогичным ФНЧ и поступает на вход приемника (Пр-Б), где происходит его преобразование в тональный спектр с полосой частот F1-F2. С выхода Пр-Б сигнал поступает на развязывающее устройство (РУ-2), предназначенное для разделения трактов приема и передачи станции Б и далее поступает в двухпроводный тракт телефонной сети.
|
|
|
При передаче от станции Б к станции А в передатчике станции Б (Пер-Б) осуществляется преобразование спектра первичного сигнала F1…F2 в линейный спектр f3-f4, выделяемый направляющим фильтром верхних частот (ФВЧ). В тракте приема станции А линейный спектр выделяется ФНЧ и затем в приемнике станции А (Пр-А) преобразуется в тональный спектр F1-F2 и далее через РУ-1, разделяющее тракты передачи и приема станции А, поступает в двухпроводный тракт телефонной сети.
Из рассмотренного очевидно, что вилки направляющих ФНЧ и ФВЧ станций А и Б выполняют роль разделяющих устройств (РУА и РУБ, обведенные штриховыми линиями), развязывающих направления передачи. Частотные характеристики затухания (ослабления) ФНЧ и ФВЧ приведены на рис. 3.10, где приняты следующие обозначения: Афвч – затухание направляющего фильтра верхних частот (ФВЧ) в полосе эффективного задерживания f1-f2; аФВЧ – максимально-допустимое затухание ФВЧ в полосе эффективного пропускания; АФНЧ – затухание фильтра нижних частот (ФНЧ) в полосе эффективного задерживания f3-f4; аФНЧ – максимально-допустимое ослабление ФНЧ в полосе эффективного пропускания f1-f2.
Дальность непосредственной телефонной связи определяется из следующих рассуждений: на выходе типового микрофона телефонного аппарата средняя мощность первичного сигнала равна WМ = 1 мВт, мощность сигнала на входе телефона, соответствующая его нормальному восприятию, WТ = 1 мкВт. Допустимое затухание (ослабление) между микрофоном одного абонента и телефоном другого равно АМТ = 10 lg (W М / W Т) = 10 lg (1/10-3) = 30 дБ. Если коэффициент затухания линии равен a дБ/км, то непосредственная дальность связи будет равна L = АМТ / a, км.
Пример. Коэффициент затухания телефонного кабеля равен a = 0,75 Дб/км, следовательно, допустимая дальность непосредственной связи составит LМТ = АМТ / a = 30 / 0,75 = 400 км.
|
|
|
Максимальная дальность телефонной связи должна быть не менее 27500 км. Следовательно, необходимо применение усилителей и их равномерное размещение по магистрали.
 |
Усилители это четырехполюсники одностороннего направления передачи и поэтому требуется два усилителя, обеспечивающих усиление сигналов двух направлений передачи. Структурная схема усилителя однополосной двухпроводной схемы организации двусторонней связи приведена на рис. 3.11. Подключение усилителей к двухпроводной линии осуществляется с помощью развязывающих устройств РУ1 и РУ2 Структурная схема двустороннего усилителя двухполосной двухпроводной схемы организации связи приведена на рис.3.12.
 |
Структурная схема двустороннего усилителя двухполосной двухпроводной схемы организации связи приведена на рис. 3.12.
 |
|
К зажимам 1-1 РУ1 и РУ2 подключаются двухпроводные абонентские или соединительные линии телефонных сетей. Передатчики преобразуют полосу частот первичного сигнала в полосу частот f1…f2, которая передается по двухпроводной линии от станции А к станции Б и наоборот. Усилители Ус1… Усn компенсируют ослабление (затухание) сигналов при их прохождении по физическим – двухпроводным линиям.
Канал тональной частоты (КТЧ) – канал односторонней передачи. Для организации двусторонней связи требуется два КТЧ и их подключение к двухпроводным линиям телефонных сетей должно осуществляться с помощью развязывающих устройств (РУ1 и РУ2).
Из выше рассмотренного следует, что двусторонний канал представляет замкнутую систему и, следовательно, возникает цепь обратной связи и при определенных условиях возможно самовозбуждение канала. Обобщенная структурная схема двустороннего канала и пути возникновения обратных связей показаны на рис. 3.14.
Рассмотрим прохождение сигналов при передаче от пункта А (п..А) к пункту Б (п.Б). Сигнал от абонета п.А поступает по двухпроводной линии на зажимы 1-1 РУ1, далее – на зажимы 2-2 РУ1 и через канал односторонней передачи – на зажимы 4-4 РУ2 и далее через зажимы 1-1 РУ2 сигнала поступает по двухпроводной цепи к абоненту п.Б. Если затухание от зажимов 4-4 к зажимам 2-2 РУ2 не равно бесконечности, то сигнал с выхода канала передачи от от п.А к п.Б поступает на вход канала обратного направления передачи и, если затухание от зажимов 4-4 к зажимам 2-2 РУ1 также не равно бесконечности, то сигнал поступает на зажимы 2-2 и на вход канала передачи от п.А к п.Б. Так образуется замкнутая цепь обратной связи от зажимов 4-4 РУ2 к зажимам 2-2 РУ1, через односторонний канал от п.А к п.Б и к зажимам 4-4 РУ2.
Цепь обратной связи образует одиночную замкнутую систему (ОЗС), в которой при определенных условиях возможно самовозбуждение – генерация.
