Аналоговые многоканальные системы передачи
МНОГОКАНАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ
Особенности каналов связи и методы их уплотнения
Для передачи речи или данных, рассматриваемых в общем случае как сигнал, имеющий определенные характеристики, используется канал связи, организуемый между передатчиком и приемником. Один из основных вопросов заключается в том, может ли этот сигнал быть принят без искажений. Если нет, то насколько он искажается при прохождении по каналу связи.
Отношение мощности сигнала к мощности шума (отношение сигнал/шум) определяет наряду с шириной полосы пропускания пропускную способность канала связи или допустимую скорость передачи сигнала. Аналоговый сигнал, непосредственно передаваемый по каналу связи, может быть искажен по амплитуде, фазе и частоте или временному масштабу. Эти искажения являются следствиями естественных или искусственных ограничений канала связи, например, по полосе пропускания.
При передаче сигнала на дальние расстояния энергетически выгодно использовать высокочастотную несущую, параметры которой модулируются передаваемым сигналом. Для передачи речи по каналам связи обычно используют два метода модуляции, несушей: амплитудную модуляцию (AM) и частотную модуляцию (ЧМ).
Системы связи ассоциируются с системами передачи речи или телефонной связи, которые только в последнее время в связи с развитием модемной и факсимильной связи стали использоваться для передачи данных. Ясно, что эти системы рассчитывались и оптимизировались для передачи речи. Из экономических соображений системы телефонной связи строились как многоканальные системы, использующие различные методы уплотнения каналов для передачи по линии все большего и большего числа каналов (телефонных разговоров) одновременно. Из приведенного выше примера ясно, что при выборе метода модуляции предпочтение было отдано AM. Более того, основная полоса частот передаваемого речевого спектра была оптимизирована по индексу артикуляции, принятому равным 0,7, соответствующему уровню разборчивости слов 85...90% и составила 3100 Гц. Она размещается в диапазоне 300...3400 Гц. Учитывая, что указанная полоса частот должна выделяться реальным, а не идеальным, аналоговым полосовым фильтром, имеющим конечную крутизну спада частотной характеристики в переходной полосе, было предложено использовать полосу в 4 кГц в качестве расчетной ширины основной полосы стандартного телефонного канала (защитная полоса между двумя соседними каналами при этом составляет 900 Гц).
|
|
|
Наряду с использованием аналоговых можно использовать импульсные методы модуляции, в частности, амплитудно-импульсную модуляцию (АИМ), что позволяет улучшить энергетические характеристики процесса передачи в целом, если учесть, что длительность излучаемого импульса может быть мала по сравнению с периодом несущей.
|
|
|
Первые системы телефонной связи использовали отдельные линии передачи для организации каждого канала. Идеи организации передачи нескольких телеграфных каналов по одной линии (или идеи уплотнения) были впервые осуществлены еще в 1918 г. с помощью механического коммутатора.
Под уплотнением, или мультиплексированием, понимают объединение нескольких меньших по емкости входных каналов связи в один канал большей емкости для передачи по одному выходному каналу связи. При реализации такого объединения телефонных каналов одной из основных задач является устранение взаимного влияния соседних каналов. До последнего времени широко использовались два метода мультиплексирования:
• мультиплексирование с частотным разделением каналов (частотное уплотнение);
• мультиплексирование с временным разделением каналов (временное уплотнение).
При частотном уплотнении полоса частот выходного канала делится на некоторое число полос (подканалов) п, соответствующих по ширине основной полосе стандартного телефонного канала 4 кГц.
|
|
|
Например, на рис. 19.1 показана такая группа из четырех каналов с полосой 4 кГц, отведенной под каждый канал, и частотами, сдвинутыми на 60 кГц в результате амплитудной модуляции.
Каждый канал имеет фактическую полосу пропускания 3,1 кГц и формируется полосовыми фильтрами с частотами среза, сдвинутыми на 4 кГц относительно друг друга. Например, фильтр первого канала имеет частоты среза 60,3 и 63,4 кГц, второго — 64,3 и 67,4 кГц. При больших уровнях сигнала в каналах защитной полосы 900 Гц между каналами недостаточно для устранения перекрестной наводки (телефонного разговора) от соседних каналов. Для формирования канальных групп используется процедура ОБП-ПН — модулирования несущей и поднесущих по амплитуде с подавлением одной боковой полосы (левой или правой) и подавлением несущей. Схема формирования канальных групп может быть разной. Стандарт CCITT рекомендует следующую систему группирования:
- первичная канальная группа (12 стандартных телефонных каналов);
- вторичная канальная группа (5 первичных канальных групп, т.е. 60 каналов);
- третичная канальная группа (5 вторичных канальных групп, т.е. 300 каналов, или 10 вторичных групп, т.е. 600 каналов, или 16 вторичных групп, т.е. 960 каналов).
|
|
|
Различное число вторичных и третичных канальных групп может быть использовано в процессе группирования, образуя четвертичные группы. Формирование основной канальной группы показано на рис. 19.2, где используется двухступенчатая схема: на первой формируется группа из трех (правых) каналов ОБП путем модуляции поднесущих 12, 16 и 20 кГц, на второй — канальная группа из 12 (левых) каналов ОБП путем модуляции поднесущих 84, 96, 108 и 120 кГц. В результате формируется канальная группа с шириной полосы 48 кГц (60... 108 кГц), которая используется для модуляции 5 несущих (420,468, 512, 564, 612 кГц) при формировании вторичной группы с шириной полосы 210 кГц (312...522 кГц) и т.д.
Частотное мультиплексирование достаточно сложно в реализации и настройке (как и все аналоговые методы). При использовании ИКМ наиболее удобной является схема мультиплексирования с временным разделением каналов, или временным уплотнением. В такой схеме разделение ресурсов происходит с помощью коммутатора (на передающей стороне), который последовательно подключает каждый входной канал на определенный временной интервал, необходимый для посылки выборки или фиксированной части сигнала данного канала.
Сформированный таким образом поток выборок от
разных входных каналов направляется в канал связи. На его приемной стороне демультиплексор с помощью аналогичного коммутатора и фильтров нижних частот выделяет отдельные выборки и распределяет их по соответствующим каналам. Важно то, что коммутаторы на передающей и приемной сторонах должны работать синхронно, т.е. должны быть синхронизированы. Схема временного мультиплексирования выборок приведена на рис. 19.3.
Аналоговые многоканальные системы передачи
Аналоговые системы передачи используют частотный метод разделения каналов. Системы, эксплуатируемые на воздушных линиях связи, позволяют организовать малое число каналов тональной частоты. К этим системам относятся: В-3-3 — двухполосная двухпроводная система, работающая в полосе частот 4...31 кГц и позволяющая организовать 3 канала ТЧ; В-12-3 — двухполосная двухпроводная система, позволяющая организовать 12 каналов ТЧ. В системе В-12-3 предусмотрены промежуточные усилительные пункты. Это позволяет организовывать связь на расстояние до 2000 км.
Рассмотрим также две основные системы передачи, эксплуатируемые на кабельных линиях связи.
Система передачи К-60П. Предназначена для работы по парам симметричных кабелей. Является однополосной двухкабельной и предназначена для использования на дорожных и магистральных линиях связи. Позволяет организовать 60 каналов тональной частоты. Максимальная дальность связи, организованной с помощью системы передачи К-60П, составляет 12500 км.
Система К-24Т. Специально разработана для организации отделенческой связи железнодорожного транспорта. Система является однополосной двухкабельной, рассчитана для работы по парам симметричных кабелей. Позволяет организовать 24 канала ТЧ. Линейный спектр системы занимает полосу частот 12...108 кГц. Система включает в себя оконечные СО-К-24Т и промежуточные СП-К-24Т станции. На промежуточных станциях предусмотрено выделение 12 телефонных каналов, что позволяет на всех промежуточных станциях одного участка железной дороги получить 12 групповых каналов ТЧ. Эти каналы могут быть использованы для организации избирательной связи, междугородной автоматической связи и сети передачи данных.
Существующая первичная (в основном аналоговая) сеть связи железнодорожного транспорта построена на базе кабельных и воздушных линий связи. К концу 1999 г. на Российских железных дорогах находились в эксплуатации 20 тыс. км воздушных, 15 тыс. км однокабельных, около 48 тыс. км двухкабельных, 9,0 тыс. км радиорелейных (РРЛ) и 7 тыс. км ВОЛС. На указанных линиях (за исключением ВОЛС) используется аппаратура разработки 1970—80 гг. емкостью от 3 до 60 каналов ТЧ.
Исторически особенно неблагоприятное положение сложилось на железных дорогах Европейской части страны, на Урале и в Западной Сибири, где процент каблирования ниже среднесетевого на 10...30 %. Очевидно, что аналоговое оборудование сети будет преобладающим еще довольно длительное время. Поэтому действующая аналоговая сеть должна поддерживаться в работоспособном состоянии и модернизироваться для возможности ее использования на магистральных направлениях в качестве резерва создаваемой цифровой сети связи.
Разработаны и выпускаются по заданию МПС специализированные аналоговые системы передачи К-60Т. По сравнению с традиционными системами К-60П система передачи К-60Т обладает более широкими функциональными возможностями, обеспечивая интеграцию каналов на сетях связи различных уровней.
Система передачи К-60Т с более совершенными устройствами телеконтроля параметров обслуживаемых и необслуживаемых пунктов позволяет оперативно выявлять поврежденные участки, быстро их локализовать и организовать обходы, что, в конечном счете, повышает живучесть сети. Использование в аппаратуре К-60Т современных миниатюрных изделий и микросхем значительно уменьшает габариты оборудования и потребление электроэнергии.
В аппаратуре К-60Т предусмотрена возможность многократного выделения до 12 каналов ТЧ в любой точке магистрали. При этом структура каналов удовлетворяет требованиям, предъявляемым к ним при создании общественно оперативно-технологических вторичных сетей связи, где необходимо подключение абонентов диспетчерской связи на промежуточных станциях. Использование аппаратуры К-60Т позволит перевести большую часть каналов с физических цепей на каналы ТЧ, что значительно повысит качество каналов технологических видов связи.
Таким образом, развитие и эксплуатационно-техническое обеспечение устойчивого функционирования существующей сети связи МПС— важная задача, предполагающая поэтапную замену воздушных линий кабельными, доуплотнение однокабельных н двухкабельных линий с помощью аналоговых (АСП), а на некоторых направлениях — цифровых систем передачи (ЦСП).
Дата добавления: 2020-12-12; просмотров: 234; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!