Проектирование каналов цифровых систем передачи

 

     С достаточной для практических расчетов точностью номинальные значения волновых сопротивлений кабельных цепей Z_в можно считать независимыми от частоты. Эти значения также приведены в таблице 3.2.

     Строительные  длины металлических кабелей l_стр зависят от их емкости и конструкции и, как правило, нe превышают 1000 м (в курсовом проекте для всех типов металлических кабелей строительную длину следует принять равной l_стр=825 м).

     Виды  оптических кабелей, используемых на сетях связи.

     На  ГТС используются кабели типов ОK-50 и ОКК.

     Для кабелей первого типа применяется  следующая маркировка. Кабель ОК-50-2-5-8: ОK- оптический кабель; 50- диаметр сердцевины ОВ, мкм; 1 или 2- номер разработки; 3 или 5- коэффициент затухания, дБ/км; 4 или 8- число ОB. Эти кабели используются на длине волны 0,85 мкм, строительная длина ОК- 1000 м. Полоса пропускания не менее 250 МГц·км для кабелей с затуханием до 5 дБ/км и не менее 500 МГц·км для кабелей с затуханием до 3 дБ/км.

     Кабели  типа ОКК предназначены для работы на длине волны 1,3 мкм и выпускаются в двух вариантах: на основе градиентного ОB с диаметром сердцевины 50 мкм (модификация 01) с затуханием 0,7 дБ/км; на основе одномодового ОB с диаметром сердцевины 10 мкм (модификация 02) с затуханием 1,0 дБ/км. Количество ОВ может составлять 4, 8 или 16. В соответствии с этим маркировка может быть такой: ОКК-1-01-0,7-8; ОКК-1-02-1,0-16 и т. п. Дисперсия для одномодового ОВ не превышает 3,5 пс/(нм·км), a широкополосность градиентного ОВ составляет не менее 1000 МГц·км. Строительная длина кабелей ОКК составляет 2000 м.

     Для зоновой связи используется оптический зоновый кабель для прокладки в грунте- ОЗКГ (или ОЗК). В кабеле применяются градиентные многомодовые волокна, предназначенные для работы на волне длиной 1,3 мкм. В маркировке кабеля указывается номер разработки (1), коэффициент затухания (0,7; 1,0 или 1,5 дБ/км), и в виде дроби: соотношение между количеством ОВ (в числителе) и числом медных жил для ДП в знаменателе). Число ОB может быть равным 4 или 8, а число медных жил- 4 или 0 (жилы отсутствуют). В соответствии с этим возможна следующая маркировка: ОЗКГ-1-0,7-8/4, ОЗКГ-1-1,5-4/0 и т. п. Полоса пропускания составляет не менее 500 МГц·км для кабелей с затуханием 1,5 дБ/км и 800 МГц·км для кабелей с затуханием 0,7 и 1,0 дБ/км. Строительная длина кабеля- 2200 м.   

     Для магистральной связи применяют  оптические кабели типа ОМЗКГ или ОКЛ. Эти кабели используют одномодовые волокна, количество которых может составлять 4, 8 или 16. Коэффициент  затухания для кабеля ОМЗКГ на длине волны 1,3 мкм составляет 0,7 дБ/км, а дисперсия ОB- 3,5 пс/(нм·км). Коэффициент затухания для кабеля ОКЛ на длине волны 1,55 мкм составляет 0,3 дБ/км, а дисперсия ОB- 2,0 пс/(нм·км). Возможна следующая маркировка кабелей: ОМЗКГ-1-0,7-8, ОКЛ-2-0,3-4 и т.п. Строительная длина этих кабелей- 2000 км.

        

 

      3 Расчет шумов оконечного оборудования 

     3.1 Шумы дискретизации 

     Практически во всех ЦСП используется равномерная  дискретизация сигналов во времени, то есть дискретизация с постоянным периодом Т_д, а отклонения от этого периода Dt_i  носят случайный характер. Эти отклонения приводят к изменению формы принимаемого сигнала, как это показано на рисунке 10, что субъективно воспринимается как характерная помеха, называемая шумами дискретизации. 

                                                                       искаженный сигнал

                                  U(t)                                                                      исходный сигнал  

                                                            Dt₁            Dt₂                             
 

                                                                                                           Dt₃

                                                                 Т_д                  Т_д

                                                       

                                     0                                                                                      t

                                    

Рисунок 11 - Изменение формы принимаемого сигнала при изменении периода дискретизации 

     Величины Dt_i определяются главным образом низкочастотными фазовыми  флуктуациями  импульсов, вызванными неточностью работы линейных регенераторов, и нестабильностью задающих генераторов оконечной передающей станции (нестабильностью тактовой частоты линейного сигнала). Если величину отклонения, вызванного нестабильностью задающих генераторов, обозначить a_д, а вызванного фазовыми  флуктуациями- b_д, то считая, что между ними отсутствует статистическая связь, можно показать, что мощность шумов дискретизации на переприемном участке не будет превышать:  

R_шд £ (ω_д²·U²_c.эфф/4)·(α_д²+β_д²), Вт                                                          (1)

          

Поскольку w_д =2p/T_д, то, введя относительные отклонения периода:  

a_д = a_д/Т_д  и b_д = b_д/Т_д ,                                                                             (2)

  

можно записать формулу для мощности шумов  дискретизации на переприемном участке: 

Р_шд £ p²·U²_c.эфф·(a_д²+b_д²), Вт                                                                             (3) 

где U_c.эфф- эффективное напряжение сигнала: U_с.эфф=U_имп/√ 2 , В. 

Р_шд £ 3,14²·2,14²·(9*10^-10+0,0028²)=0,0000036 Вт                                                                                   

Р_шд £ 45,01·(2,25*10^-10+0,0028²)=0,0000035 Вт 

Р_шд £ 45,01·(1*10^-10+0,0028²)=0,000000004 Вт                                                                             

     Амплитуда импульса цифрового сигнала (U_имп) приведена в технических данных аппаратуры.

     В этом случае защищенность сигнала от шумов дискретизации на переприемном участке:

           

А_зд ³ 10·lg[p²·(a_д²+b_д²)]^-1, дБ                                                                                                                          (4)

   

А_зд ³ 10·lg[3,14²·(9*10^-10+0,0028²)]^-1=140,62 дБ        

А_зд ³ 10·lg[3,14²·(2,25*10^-10+0,0028²)]^-1=140,71 дБ                                                                                                           

А_зд ³ 10·lg[3,14²·(1*10^-10+0,0028²)]^-1=140,72 дБ                                                                                                           

                                                                                  

     Экспериментально  показано, что в сквозном канале ТЧ, образованном на базе ОЦК (Т_д=125 мкс), предельная величина Dt_i не должна превышать 810 нс. Это соответствует минимально допустимой защищенности от шумов дискретизации в канале ТЧ А_зд.мин=34 дБ. В ОЦК с переприемами, защищенность снизится на 10·lg(n_пп+l), где n_пп- общее число возможных переприемов как по ТЧ, так и по цифровым потокам. Номинальная цепь ОЦК первичной сети может содержать до 59 переприемов, к числу которых следует добавить также два возможных переприема на абонентских участках. Тогда n_пп может достигать 61, а А_зд. в канале, образованном на базе ОЦК без переприемов, должна быть не менее А_{зд.треб.макс}=34+10·lg(61+1)»52 дБ, для обеспечения возможности организации в будущем этих переприемов.

     Для конкретного ОЦК, требуемая защищенность от шумов дискретизации в сквозном канале равна: 

А_{зд.треб}=А_{зд.треб.макс}-10·lg(n_пп+1)=52-10·lg(n_пп+1), дБ                                  (5) 

А_{зд.треб}=52-10lg6=34,1 дБ 

где n _пп- число всех переприемов в заданном ОЦК.

             

     Так как нестабильность генераторного оборудования нормирована, определяется также предельная величина фазовых флуктуаций, при которой еще обеспечивается заданная защищенность от шумов дискретизации.

     Для этого, вначале определяется сумма квадратов относительных нестабильностей генераторного оборудования (нестабильности тактовой частоты линейного сигнала) на всех участках (местном, внутризоновом, магистральном) данного ОЦК:

а²_дS =а²_д.м+а²_д.вз+а²_д.маг              (6) 

а²_дS =(3*10^-5)²+(1,5*10^-5)²+(1*10^-5)²=0,00025 

где а_д.м, а_д.вз, а_д.маг- значения относительных нестабильностей генераторного

                                оборудования ЦСП на местном, внутризоновом и

                                магистральном участках сети.

      Значения нестабильностей генераторного оборудования (а_д) в ЦСП разных уровней равны: 5·10^-5- в субпервичных, 3·10^-5- в первичных, 2·10^-5- во вторичных, 1,5·10^-5- в третичных, 1·10^-5- в четверичных ЦСП.

     Затем, посредством преобразования неравенства определяется допустимая относительная величина отклонения из-за НЧ фазовых флуктуаций на отдельном участке ОЦК (считается, что b_д одинаковы для всех участков):          

b_д £ [(10^{-(0,1∙Азд.треб)}/p²-а²_дS)/(n_пп+1)]^1/2                                                        (7) 

b_д £ [(10^{-(0,1∙34,1)}/9,85-0,000225)/(6+1)]^1/2 =0,0028  

                                                         

     По величине b_д находятся относительные величины фазовых флуктуаций импульсов (В_фф) в линейных трактах на каждом участке сети (местном, внутризоновом, магистральном). В_фф очевидно должна быть во столько раз больше b_д, во сколько раз тактовая частота сигнала f_т в соответствующем линейном тракте больше частоты дискретизации f_д  (обычно равной 8 кГц).