Большая База Данных Рефератов - Проектирование цифровых каналов и трактов

Проектирование цифровых каналов и трактов

p align="left">Задание № 4. Расчёт основных параметров системы цикловой синхронизации

4.1 Рассчитайте среднее время удержания и среднее время восстановления циклового синхронизма, если в системе применён неадаптивный приёмник со скользящим поиском циклового синхросигнала.

4.2 Определите выигрыш во времени восстановления синхронизма для случая независимой параллельной работы блока поиска синхросигнала и блока накопления по выходу из синхронизма.

При выполнении задания считать, что система используется в первичной ЦТС с циклами передачи РСМ31.

Исходные данные:

Количество символов в синхрогруппе b=7,

Количество крит.точек bk=1,7

Ёмкость накопителя по выходу из синхронизма r1=3

Ёмкость накопителя по входу в синхронизм r2=1

Вероятность ошибки в линейном тракте pе=0,1910-4

Структурная схема неадаптивного приёмника циклового синхросигнала со скользящим поиском выглядит так:

Среднее время Тср между пакетами из n событий, если вероятность события равна р, а период повторения опыта Т, определяется по формуле:

Рис. 6 Структурная схема неадаптивного приёмника циклового синхросигнала со скользящим поиском

При определении Туд: Т- период посылки циклового синхросигнала ( для первичной ЦТС с циклами передачи РСМ31 Т=250мкс), n=r1, а вероятность р приёма искажённой синхрогруппы равна:

р=1.14*10-4

Среднее время удержания циклового синхронизма равно:

Туд=1,688*108 секунд=80 суток

Среднее время восстановления циклового синхронизма складывается из средних значений времени заполнения накопителя по выходу из синхронизма, заполнения накопителя по входу в синхронизм и поиска циклового синхронизма.

-среднее время между двумя событиями

- время заполнения накопителя по выходу из синхронизма

- время поиска сигнала

- время накопителя по входу в синхронизм

Среднее время заполнения накопителя по выходу из синхронизма вычисляется по вышеприведённой формуле, где вероятность р приёма искажённой синхрогруппы - вероятность появления единицы на выходе накопителя:

0.984

7.71*10-4 с

Среднее время заполнения накопителя по входу в синхронизм определяется по формуле:

0.25мс

Для определения среднего времени поиска циклового синхронизма найдём количество символов между соседними синхросигналами:

256*2 - b = 506 символов

Среднее время поиска для циклового синхронизма с одной критической точкой равно:

2.23 * 10-3 c

При этом время восстановления равно:

Твс= ++=0.77+0.25+2.23=3.25 мс

Среднее время поиска для циклового синхронизма с семью критическими точками равно:

1.744*10-3 c

Время восстановления циклового синхронизма:

Твс= ++=0.77+0.25+1.74=2,76мс

Выигрыш во времени восстановления синхронизма:

=0.77мс

Вывод:

1. При заданных условиях цикловой синхронизм с одной критической точкой даёт выигрыш по сравнению с ЦСС с семью критическими точками во времени восстановления синхронизма.

2. Выигрыш во времени восстановления синхронизма для случая независимой параллельной работы блока поиска синхросигнала и блока накопления по выходу из синхронизма составляет 0.77 мс. Такой приёмник называется адаптивным, он эффективен при высоком коэффициенте ошибок.

Задание №5. Временное группообразование (мультиплексирование)

5.1 Постройте первые 20 или более позиций последней строки цикла (последнего субцикла) ЦТС ИКМ-120 с двусторонним согласованием скоростей, если заданы два последовательно переданных поля команд согласования. Считать, что принятые команды истинные. Отметить отсутствие или наличие ошибок в заданных командах.

5.2 Для ЦТС ИКМ-480 с односторонним согласованием определите длительность цикла передачи, номинальную и максимальную скорости передачи компонентных потоков. Как в задаче 5.1., постройте первые 16 или более позиций последней строки цикла (последнего субцикла) ЦТС ИКМ-480 с односторонним согласованием скоростей, если задано поле команд согласования.

5.3 Постройте цикл передачи системы высшей ступени ПЦИ.

Исходные данные:

1	1	0	0
0	0	0	0
0	0	0	1
1	0	1	1
0	1	0	1
0	1	0	0

5.1 Исходя из заданных полей, команды согласования по компонентным потокам следующие:

1 поток - отрицательное согласование (одиночная ошибка в первом и втором циклах)

2 поток - нейтральная команда (одиночная ошибка в первом и втором циклах)

3 поток - отрицательное согласование (одиночная ошибка во втором цикле)

4 поток - нейтральная команда (одиночная ошибка в первом и втором циклах)

В соответствии с этими командами последняя строка цикла ЦТС ИКМ-120 имеет вид:

Таблица 3

Здесь буквами А, В, С, D обозначены имена компонентных потоков, а числа при них - порядковые номера битов в последней строке цикла. Символы ХХХХ обозначают биты последующей КСС.

5.2 Для ЦТС ИКМ-30:

Скорость передачи компонентных потоков В1ном=8448 кбит/с,

Скорость передачи агрегатного потока В2ном=34368 кбит/с,

Число символов в цикле dц=1536 символов,

Число символов на агрегатный поток dк=378 символов.

Максимальная скорость согласования на один компонентный поток:

Количество символов на компонентный поток при его номинальной скорости:

Номинальная скорость согласования на один компонентный поток

Номинальный коэффициент цифрового согласования

Длительность цикла передачи:

Допустимые макс. и мин. скорости передачи компонентных потоков соответствуют случаям макс. и мин. количества символов компонентного потока в цикле передачи:

Рассмотрим второе поле:

1	0	1	1
0	1	0	1
0	1	0	0

В данном случае используется только положительное согласование скоростей компонентных потоков. Команда согласования имеет вид "111", отсутствие команды - "000". Команда считается опознанной, даже если один из ее символов искажен.

Команды согласования по компонентным потокам следующие:

1,2,3,4 потоки - нет согласования (одиночная ошибка)

Таблица 4

Вывод: в системах с двусторонним согласованием скоростей нужно передавать информацию о трех возможных состояниях: согласование скоростей не производилось, произошло отрицательное или положительное согласование скоростей. В таких системах защиту от искажений 1 символа команды согласования скоростей обеспечивают 5-разрядные кодовые группы, соответственно, от искажений 2-х - 7-разрядные кодовые группы. В системах с односторонним согласованием нужно передавать информацию лишь о двух состояниях: согласование производилось или нет. Поэтому при одностороннем согласовании скоростей количество символов, требуемое для передачи указанной информации, гораздо меньше, чем в системах с двусторонним согласованием. Защита от n ошибок осуществляется передачей подряд 0 или 1 в количестве 2n+1 символов. Таким образом, надежность системы синхронизации обеспечивается методом накопления, а команды согласования скоростей передаются однократно, поэтому здесь используется избыточность команд.

Задание №6. Скремблирование цифрового сигнала и контроль достоверности с помощью кодов BIP-2 и CRC-4

6.1 Изобразите функциональную схему скремблера с предварительной установкой на основе семиразрядного регистра сдвига. Определите первые двадцать символов псевдослучайной последовательности (ПСП), а также структуру двоичных последовательностей на выходе скремблера и дескремблера, если информационная последовательность имеет вид 11111111110000000000.

6.2 Определите структуру кодовых слов BIP-2 и СRС-4, соответствующих блоку из двадцати символов ПСП.

Исходные данные:

Начальная последовательность: 119

Скремблированием называют сложение по модулю два информационной последовательности символов с псевдослучайной последовательностью (ПСП). На приёмной стороне дескремблер повторяет эту операцию, восстанавливая исходную информационную последовательность.

Основным элементом как скремблера, так и дескремблера является генератор ПСП. На рисунке показана функциональная схема генератора, построенная на основе семиразрядного регистра сдвига с логической обратной связью, реализующей операцию сложения по модулю два. Период повторения такой ПСП составляет 127 бит.

Рис.7 Структурная схема скремблера/дескремблера:

Начальная последовательность в соответствии с начальным состоянием регистра: 119(10)=1110111(2)

Таблица 5 Формирование последовательности на выходе генератора ПСП:

Т1	Т2	Т3	Т4	Т5	Т6	Т7(ПСП)	ИС	T7ИС
1	1	1	0	1	1	1	1	0
0	1	1	1	0	1	1	1	0
0	0	1	1	1	0	1	1	0
1	0	0	1	1	1	0	1	1
1	1	0	0	1	1	1	1	0
0	1	1	0	0	1	1	1	0
0	0	1	1	0	0	1	1	0
1	0	0	1	1	0	0	1	1
0	1	0	0	1	1	0	1	1
1	0	1	0	0	1	1	1	0
0	1	0	1	0	0	1	0	1
1	0	1	0	1	0	0	0	0
0	1	0	1	0	1	0	0	0
1	0	1	0	1	0	1	0	1
1	1	0	1	0	1	0	0	0
1	1	1	0	1	0	1	0	1
1	1	1	1	0	1	0	0	0
1	1	1	1	1	0	1	0	1
1	1	1	1	1	1	0	0	0
1	1	1	1	1	1	1	0	1

Последовательность на выходе скремблера получается в результате сложения по модулю два полученной ПСП и информационной последовательности.

Последовательность на выходе дескремблера получается в результате сложения по модулю два скремблированной последовательности и ПСП.

Таблица 6

Последовательность на выходе генератора ПСП	1	1	1	0	1	1	1	0	0	1	1	0	0	1	0	1	0	1	0	1
Информационная последовательность	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
Последовательность на выходе скремблера (сигнал в линию)	0	0	0	1	0	0	0	1	1	0	1	0	0	1	0	1	0	1	0	1

Для обнаружения ошибок используется код BIP-2, который получается путём разбивания выходного потока на группы по 2 бита. Первые биты этих групп суммируются по модулю два, а результат помещается в первый разряд кодового слова BIP-2. Аналогично формируется второй разряд кодового слова путём суммирования по модулю два вторых битов групп.

Суммируем кодовое слово BIP-2:

Получено кодовое слово 00, которое размещается на позиции заголовка.

Для контроля за появлением ошибок в плезиохронном потоке Е1 (2048кбит/с) применяется код CRC-4. Проверочное слово является остатком от деления кодового слова на образующий полином А0(х)=х4+х+1.

Запишем скремблированную последовательность в виде полинома:

А(х)=х2+х3+ х4+ х5+ х9+ х10+ х12+х15+ х18+х19

Разделим его на образующий полином.

Остаток соответствует проверочной комбинации 0011, которая передаётся на приёмный конец, где происходит аналогичное деление, и остатки сравниваются. Если остатки не совпадают, это означает, что произошла ошибка.

Вывод: операция скремблирования заключается в сложении по модулю 2 информационной последовательности и ПСП, что используется для решения проблемы выделения синхросигнала при больших пакетах нулей в кодовой последовательности. Для определения параметров качества цифровых каналов и трактов используют методы контроля ошибок с помощью кодов BIP и CRC

Задание №7. Изучение линейных и стыковых кодов

7.1 Изобразите заданную последовательность нулей и единиц в кодах AMI, NRZ, HDB-3, 2B1Q, CMI в виде прямоугольных импульсов соответствующей полярности и длительности. Определите текущую цифровую сумму в конце каждого октета, а также предельное значение текущей суммы. Сделайте краткое заключение по результатам определения текущей суммы для каждого кода.

7.2 Введите в последовательность кода HDB-3 ошибки на указанных позициях. Произведите декодирование полученной последовательности и сравните её с исходной. По результатам сравнения сделайте выводы.

Исходные данные:

Задана последовательность 10101110000111101111010000000010

Рассмотрим формирование различных кодов:

AMI: "0"-отсутствие импульса, "1"-импульсы длительностью половины тактового интервала чередующейся полярности

NRZ: "0"-отрицательный импульс, "1"-положительный импульс

HDB-3: соответствует формированию кода AMI, но пакеты из четырех нулей заменяются комбинацией вида 000V и B00V,в которых импульс B не нарушает полярностей, а импульс V-нарушает, то есть его полярность совпадает с полярностью предыдущего импульса.

2B1Q: двоичные комбинации вида 00, 01, 10, 11 заменяются импульсами с амплитудами

-2, -1, +1,+2 соответственно. Длительность импульсов равна удвоенному тактовому интервалу исходной последовательности

CMI: "1" передаются импульсами чередующейся полярности длительностью в тактовый интервал, "0" передаются биимпульсами

Таблица 7 Определение текущей суммы:

Код	Z8	Z16	Z24	Z32	? Zi
AMI	1	0	-1	0	0
NRZ	2	0	2	-6	-2
HDB-3	0	-1	0	0	-1
2B1Q	10	0	2	-10	2
CMI	2	0	-2	2	2
HDB-3 с ошибками	1	-1	2	-1	1

Рис. 8 Вид заданной последовательности нулей и единиц в кодах AMI, NRZ, HDB-3, 2B1Q, CMI в виде прямоугольных импульсов соответствующей полярности и длительности

Коэффициент размножения ошибок рассчитывается по формуле:
Кразмн.ош = кол-во ставших ошибок/ кол-во бывших
Вывод:
При декодировании последовательности кода HDB-3 с 2 ошибками в указанных позициях получили на приемном конце размножение ошибок, характерное для кодов этого вида.
Применение:
- Двух уровневые коды (NRZ, CMI): получили широкое распространение в волоконно - оптических линиях связи из-за наибольшей помехозащищенности и минимальным числом разрешенных уровней. Кроме того, в коде CMI нч составляющие спектра подавлены, присутствует составляющая тактовой частоты, сигнал имеет относительно узкий спектр. Данный код рекомендован МСЭ-Т для интерфейсов цифровых сетевых трактов со скоростями передачи от 140 до 155 Мбит/c
- Трехуровневые коды (AMI, HDB) - получили применение на первых этапах развития и внедрения ЦТС. Имеют невысокую помехозащищенность, невозможность выделения хронирующего сигнала и неширокий энергетический спектр, что важно для передачи по металлическим парам, велика вероятность размножения ошибок. Код HDB3 рекомендован МСЭ-Т для интерфейсов цифровых сетевых трактов со скоростями передачи от 2,8, 5 и 34 Мбит/c.
- Алфавитные (блочные) коды. Код 2B1Q - широко используется в сетях абонентского доступа, т.к. позволяет существенно снизить тактовую частоту передаваемой последовательности.и улучшают использование кодового пространства.
Задание №8. Проектирование участка регенерации ЦТС симметричного кабеля
Рассчитайте максимальную протяженность участка регенерации ЦТС симметричного кабеля при использовании однокабельной и двухкабельной схем. Сопоставьте результаты, сделайте выводы.
Исходные данные:
Скорость передачи
Тип кода 2B1Q
Кабель КСПП - 1 х 4 х 0.9
Коэффициент шума КУ F = 3.9
Вероятность ошибки
Высота прямоугольного импульса на входе тракта
Решение:
Для заданного кабеля КСПП - 1 х 4 х 0.9 имеем:
Коэффициент затухания на частоте 1 МГц:
Волновое сопротивление:
Среднее значение переходного затухания на ближнем конце на частоте 1 МГц:
Структурная схема участка регенерации имеет вид:
Рассмотрим действие собственных помех. Защищенность от собственных помех вычисляется по формуле:
- абсолютный уровень пиковой мощности прямоугольного импульса на входе тракта
- тактовая частота сигнала в линии, МГц; так как код 2B1Q меняет тактовую частоту в два раза то теперь она равна ;
- затухание линии на полутактовой частоте, дБ.
Найдем коэффициент затухания на полутактовой частоте:
Требуемая величина защищенности, при которой обеспечивается заданная вероятность ошибки, вычисляется по формуле:
, дБ
где L - число уровней кода в линии, для кода 2B1Q L = 4;
= 5…10 дБ - запас защищенности, характеризующий качество изготовления регенератора. Возьмем = 10 дБ.
Рассчитаем требуемую защищенность:
Чтобы определить максимальную протяженность участка регенерации, ограниченную собственной помехой, необходимо приравнять ожидаемую и требуемую защищенности , решив полученное уравнение относительно, получим:
Максимальная протяженность участка равна:
Рассмотрим однокабельную схему. В ней учитывают собственные помехи и переходные влияния на ближний конец.

Если уровень первой гармоники колебания на входе влияющей цепи , то уровень переходной помехи в ТРР равен
;
Уровень сигнала в этой же точке равен
;
Ожидаемая минимальная защищенность от ПП из-за ПВБК в ТРР составит:
Максимально допустимое затухание участка регенерации, ограниченное ПВБК, найдем, приравняв ожидаемую и требуемую защищенности , причем для четырехуровневого кода. Найдем среднее значение переходного затухания на ближнем конце на полутактовой частоте:
39.473 дБ
Получим:
39.473 - 22 = 17.473 дБ
Максимальная протяженность участка регенерации равна:
17.473 / 26.674 = 0.655 км
Вывод: при использовании однокабельной схемы симметричной кабельной цепи переходное влияние на ближний конец ограничивает протяженность участка регенерации величиной 0.655 км, что в 4,24 раза меньше длины участка, полученной при рассмотрении влияния только собственной помехи. Таким образом, при расчете такой схемы необходимо в большей степени учитывать переходные помехи на ближний конец.
Рассмотрим двухкабельную схему. В ней учитывают собственные помехи и переходные влияния на дальний конец.
Уровень переходной помехи в ТРР равен ;
Уровень сигнала в этой же точке равен ;
Защищенность сигнала от помехи в ТРР равна: ,
то есть ожидаемая минимальная защищенность от ПП из-за ПВДК в ТРР равна защищенности цепи на дальнем конце на полутактовой частоте.
Среднее значение защищенности на участке кабеля длиной км на полутактовой частоте равно 37.4 Дб при f0 = fт / 2 = 8.592 МГц
Максимальную протяженность участка регенерации, ограниченную ПВДК, найдем, приравняв среднее значение защищенности к требуемому , причем 22 Дб, для четырехуровневого кода. Получим:
, где
Определим максимальную протяженность участка регенерации из соотношения:
= км
Полученная большая величина говорит о том, что переходное влияние на дальний конец пренебрежимо мало, и учитывать нужно только собственную помеху, расчет для которой был проведен выше.
Вывод: при использовании двухкабельной системы влияют только собственные помехи, т.е переходные влияния не столь критичны.
Список литературы
1. Тверецкий М.С., Четкин С.В. Проектирование цифровых каналов и трактов/Инсвязьиздат/ Москва 2005
2. Гордиенко В.Н., Тверецкий М.С. Цифровые телекоммуникационные системы: Учебник для вузов/ М.: Горячая линия - Телеком - 2005. - 428 с: ил.
3. Чёткин СВ. Расчет электрических характеристик линейных трактов кабельных ЦСП. Методическая разработка по дипломному проектированию цифровых систем передачи/ВЗЭИС - М., 1988. - 49 с: ил.
5. Чёткий СВ. Методические указания по курсовому и дипломному проектированию оптических систем передачи/ МТУСИ,- М., 2002. - 43 с: ил.
6. Алексеев Е.Б. Основы технической эксплуатации современных волоконно-оптических систем передачи: Учеб. пособие/ ИПК при МТУСИ, 1998.- 194 с.:ил.

Страницы: 1, 2

Меню

Проектирование цифровых каналов и трактов