КАТЕГОРИИ:


Астрономия- (809) Биология- (7483) Биотехнологии- (1457) Военное дело- (14632) Высокие технологии- (1363) География- (913) Геология- (1438) Государство- (451) Демография- (1065) Дом- (47672) Журналистика и СМИ- (912) Изобретательство- (14524) Иностранные языки- (4268) Информатика- (17799) Искусство- (1338) История- (13644) Компьютеры- (11121) Косметика- (55) Кулинария- (373) Культура- (8427) Лингвистика- (374) Литература- (1642) Маркетинг- (23702) Математика- (16968) Машиностроение- (1700) Медицина- (12668) Менеджмент- (24684) Механика- (15423) Науковедение- (506) Образование- (11852) Охрана труда- (3308) Педагогика- (5571) П Архитектура- (3434) Астрономия- (809) Биология- (7483) Биотехнологии- (1457) Война- (14632) Високи технологии- (1363) География- (913) Геология- (1438) 1065) House- (47672) Журналистика и масови медии- (912) Изобретения- (14524) Чужди езици- (4268) Компютри- (17799) Изкуство- (1338) История- (13644) Компютри- (11121 ) Художествена литература (373) Култура- (8427) Лингвистика- (374 ) Медицина- (12668 ) Naukovedenie- (506) Образование- (11852) Защита на труда- ( 3308) Педагогика- (5571) P Политика- (7869) Право- (5454) Приборостроение- (1369) Программирование- (2801) Производство- (97182) Промышленность- (8706) Психология- (18388) Религия- (3217) Связь- (10668) Сельское хозяйство- (299) Социология- (6455) Спорт- (42831) Строительство- (4793) Торговля- (5050) Транспорт- (2929) Туризм- (1568) Физика- (3942) Философия- (17015) Финансы- (26596) Химия- (22929) Экология- (12095) Экономика- (9961) Электроника- (8441) Электротехника- (4623) Энергетика- (12629) Юриспруденция- (1492) Ядерная техника- (1748) Олимпиада- (1312) Политика- (7869) Право- (5454) Инструменти- ( 1369) Програмиране- (2801) Производство- (97182) Промишленост- (8706) Психология- (18388) Земеделие- (299) Социология- (6455) Спорт- (42831) Строителство- (4793) Търговия- (5050) Транспорт- (2929) Туризъм- (1568) Физика- (3942) ) Химия- (22929 ) Екология- (12095) Икономика- (9961) Електроника- (8441) Електротехника- (4623) Енергетика- (12629 )

Лекция 1




Тема 1. Основни понятия и дефиниции. Класификация на телекомуникационните системи. Нива на предаване

Раздел 1.1. Основни понятия и определения

Развитието на човешката цивилизация е непрекъснатото и динамично развитие на личните и социалните средства за комуникация, от примитивни жестове, изражения на лицето, пещерни картини, звуци и светлинни и оптични семафори до създаването на глобални телекомуникационни системи и мрежи, осигуряващи предаване, приемане, обработка, съхраняване на различна информация . Информацията означава събиране на информация за събития, явления, процеси, концепции и факти, предмети и лица, независимо от формата на презентацията.

Телекомуникационните системи са комплекс от технически средства, осигуряващи електрическа комуникация - телекомуникации от определен тип.

В горното определение има ключови думи " комуникация " и " телекомуникация ".

Комуникация - обменът на информация или предаването на информация чрез инструменти, които действат в съответствие с договорените правила (наречени протоколи при специфични условия).

Международната телекомуникационна конвенция определя "телекомуникациите" (Найроби, 1982) като "... предава, приема и получава знаци, сигнали, писмен текст, изображения и звуци или съобщения от всякакъв вид по тел, радио, оптични или други електромагнитни системи ...".

Основните принципи за развитието на VSS на RF "Телекомуникации" дават следното определение: телекомуникация (предаване) - предаване или приемане на знаци, сигнали, текстове, изображения и звуци чрез жични, оптични или други електромагнитни системи. Това определение може да бъде изразено в следната форма: телекомуникациите са предаването и приемането на съобщения, използващи телекомуникационни сигнали чрез жични, радио, оптични или други носители на разпространение .

Горните определения съдържат думите: съобщение, сигнал, телекомуникационен сигнал.

Съобщение - форма на информационно представителство за прехвърлянето му от източника на информация към потребителя. В областта на телекомуникациите съобщение е предадено чрез електромагнитни сигнали чрез телекомуникации . Примери за съобщения: текстът на телеграмата, речта, музиката, телеграмата - факс, телевизионното изображение, данните на изхода на компютъра, командите в системите за телеконтрол и телеконтрол и др.

Сигналът е носител на материали или физически процес, отразяващ (носещ) предаденото съобщение. Класификацията на сигналите може да бъде много разнообразна, но от особен интерес са електрически сигнали, наречени телекомуникационни сигнали и представляващи електрически напрежения или токове, чиято промяна в параметрите във времето отразява предаденото съобщение. Електрическите сигнали включват: телефонни, телеграфни, факсимилни сигнали, сигнали за предаване на данни, сигнали за телевизионно и звуково излъчване, сигнали за телеконтрол и телеконтрол.



Концепцията за телекомуникационните системи също е тясно свързана с концепцията за телекомуникационни мрежи или мрежи, представляващи набор от точки, възли и линии (канали, пътеки), които ги свързват .

Раздел 1.2. Класификация на телекомуникационните системи

Телекомуникационните системи и телекомуникационните мрежи, взаимодействащи помежду си, образуват телекомуникационна система - комплекс от технически средства, осигуряващи телекомуникации от определен тип.

Класификацията на телекомуникационните системи е много разнообразна, но се определя главно от типовете предавани съобщения, видовете носител за разпространение на електрически сигнал (фигура 1.1) и начините, по които се разпространява информацията: комутируеми или некомуникационни мрежи за съобщения.

Телекомуникационните системи и мрежи, както е отбелязано по-горе, представляват набор от технически средства и изпълняват следните операции за предаване на съобщение от своя източник до получателя:

- преобразуване на съобщението, идващо от източника на съобщението (IC) в телекомуникационен сигнал;

- преобразуване на телекомуникационните сигнали във форма, подходяща за получателя на съобщението (PS);

- взаимодействие на телекомуникационни сигнали с предавателни канали и комутируеми станции (ИС), инсталирани в крайните точки (ОП) или в комуникационните центрове (ЦК).

Фиг.1.1 - Класификация на телекомуникационните системи по вид предавани съобщения и разпределителна среда

Обобщена блокова диаграма на взаимодействието на телекомуникационните системи и мрежи е представена на фиг. 1.2, се използва следното означение:

Фиг. 1.2 - Взаимодействие на телекомуникационните системи и мрежи

IP - източникът на съобщението (информация);

PR 1 е преобразувател на сигнала към електрически сигнал, наречен първичен електрически сигнал (по-нататък, просто " първичен сигнал ";

SK - комутируема станция, представляваща набор от комутационно и контролно оборудване, осигуряващо различни видове свързвания (местни, междуселищни, международни, входящи, изходящи и транзитни) и прилагане на определен метод на превключване (превключване на превключватели, превключване на съобщения или превключване на пакети);

PR 1 - съобщение към първичния преобразувател на сигнала;

OS 1 е интерфейсно оборудване, което извършва преобразуването на първичните сигнали в линейни електрически сигнали, чиито физически характеристики съответстват на параметрите на предаване на носителя за разпространение (SR);

OS -1 - оборудването на интерфейса, осъществяващ преобразуването на линейни електрически сигнали в оригиналните;

PR -1 - преобразувателят на първичния сигнал в съобщението и PS - получателят на съобщението.

Комплексът от технически средства и разпространяващ носител, който осигурява предаването на първичния сигнал в определена честотна лента или при определена скорост на предаване между мрежовите станции или мрежовите възли, се нарича канал за предаване .

Комплексът от технически средства и носител за разпространение, който трансформира първичните сигнали в линейни сигнали и тяхното предаване върху разпространяващата среда, се нарича предавателна система .

Когато преминават през средата за разпространение, линейните сигнали изпитват отслабване , подлежат на различни видове изкривявания и смущения . За да се елиминира влиянието на тези фактори върху качеството на предаване на сигнала на определени разстояния, в зависимост от вида на предавателната система, се инсталират усилватели , регенератори или ретранслатори , които заедно с разпространяващата среда образуват линеен път на предавателната система.

Раздел 1.3. Нива на предаване

Сигналите, използвани за предаване на съобщения в телекомуникационните системи, са електрически напрежения или токове, които се различават с течение на времето. Характерът на промените в моментните стойности на напрежението или тока на сигнала недвусмислено съответства на предадените съобщения.

Стойностите на напреженията (токовете) на сигналите и смущенията в различни точки на каналите и пътеките имат стойности от пиковолтите до десетките волта (ампери). Силата на токовете варира от пикови до ватове, киловат и дори мегават. За да се улеснят измерванията и изчисленията на стойности, чиито стойности варират в широк диапазон и при сравняване на резултатите от измерванията или изчисленията, операциите за умножаване и разделяне се заместват чрез добавяне и изваждане вместо мощност, напрежение и ток, изразени във ватове, волта и амперите ), използвайте логаритмите на съотношението на тези стойности към същите стойности, взети като отправна точка. Относителните стойности, изразени в логаритмична форма, се наричат нива на предаване. Нивата на предаване, представляващи десетичните логаритми на съотношението на подобни стойности, се наричат децибели (dB) , а нивата на трансфер, представляващи естествените логаритми на съотношението на подобни стойности, се наричат nepers (Hn). В технологията на телекомуникационните системи, обикновено се приемат децибели.

Нивата на пренос на енергия, напрежение и ток се определят съответно от следните формули:

p m = 10 lg (W x / W 0 );

p n = 20 lg (U x / U 0 );

pt = 20 ug (I х / 10).

В тези формули Wx, Ux, Ix са стойностите на явната мощност, напрежение или ток във въпросната точка и W 0 , U 0 и I 0 са стойностите, взети като начални стойности при определяне на нивата на предаване. Нивата се наричат ​​абсолютни, ако се вземат следните стойности като оригинални: явна мощност W 0 = 1 mW; текущо напрежение U 0 = 0.775 V; ток I 0 = 1.29 mA.

По принцип цифровите стойности на нивата на предаване за мощност, напрежение и ток не завладява. Въпреки това, лесно е да се установи взаимозависимост между тях, ако са известни съпротивленията Z x и Z 0 , при които са разпределени силите W x и W 0 . наистина:

pm = 101 g = 10 ug = 201g -101гр ,

когато:

pm = pn -101g ,

По подобен начин получаваме:

pm = pt + 101g ,

Ако абсолютните нива се определят при съпротивление на Z = 600 Ohm, тогава p m = p n = p t . Това се обяснява с избора на първоначалните стойности: U 0 = 0.775 V; I0 = 1.29 mA; W 0 = 1 mW и Z 0 = 0.775 V / 1.29 mA = 600 Ω.

Нивата на предаване се наричат ​​относителни, ако стойностите на W 0 , U 0 , I 0 съответстват на стойностите на мощност, напрежение и ток в точката на веригата, взети като референтна (начало, входен сигнал). Лесно е да покажем, че относителното ниво на сигнала е равно на разликата между абсолютните нива в дадена точка на веригата (px) и в точката, взета като начало (p 0 ). Така че за нивото на мощността имаме:

p m.ot = 101 g (W х / W 0 ) = 10 lg (W х / 1 mW) - 10 lg (W 0/1 mW) = p mx -r mo.

От логаритмични единици (нива в децибели), е лесно да се премине към абсолютно (мощност, напрежение, ток), използвайки очевидните формули:

Px = W0'10 0.1 ppm ;

U x = U 0 '10 0,05rn ;

I х = I 0 '10 0.05 Hg .

При предаване на сигнали през комуникационни канали има загуба на енергия в пасивни квадруполи или увеличаването на активните квадруполи. За да се характеризира промяната на енергията на сигнала в различните квадрурули, формиращи комуникационните канали, се въвежда концепцията за работното затихване и работната печалба.

Работното затихване се измерва в децибели и се определя по формулата:

p = 10 lg (Wg / W 2 ) = 10 ug (W in / W out ),

където Wg е явната мощност, която източникът на сигнала ще доведе до натоварването, съвпадащо с него, W2 е видимата мощност, освободена в четири-напречното натоварване при действителни условия на превключване. Това определение отчита възможните несъответствия на входа и на изхода на четириъгълника. Работната печалба се определя от израза:

S p = 10 lg (W 2 / W g ) = 10 lg (W out / W in )

Концепцията за нивото на измерване е много важна. Чрез дефиницията на CCITT нивото на измерване е абсолютното ниво в разглежданата точка на системата (канал), ако в началото на тази система (при въвеждане на канал) е включен нормален генератор. Нормалният генератор е генератор с мощност от 2,775 mV и вътрешно активно съпротивление от 600 ома. Текущата честота на нормален генератор може да бъде каквато и да е, но на практика, ако няма специална резервация, честотата се счита за равна на 800 Hz. Ако входният импеданс на канала е активен и равен на 600 ома, тогава когато е свързан нормален генератор, входният канал е абсолютно нулево ниво на мощност, ток и напрежение.

При проектирането и работата на комуникационните системи е необходимо да се разберат величините на нивата на сигналите в различни точки на предавателната пътека. За да се характеризират промените в енергията на сигнала по време на нейното предаване, се използва диаграма на нивата - графика, показваща разпределението на нивата на измерване по протежение на пътя на предаване.


Фиг. 1.3 - Диаграма на нивата

На фиг. Фигура 1.3 показва диаграма на нивата на предавателен канал, състоящ се от усилвател на предаване US лента , три секции от комуникационната линия 11, 12 и 13 , два междинни усилвателя Us 1 и Us 2 и приемащ усилвател U. S. Диаграмата показва характерните точки на пътя: точка 1 -входно; точка 2 - изходен канал; точки 3 - изходи на усилвателя за прекратяване на предавателната станция и междинните усилватели; точка 4 - входовете на междинните и крайните приемателни усилватели. Нивата в точки 3 се определят от усилването на усилвателите; Нивата в точки 4 зависят от отслабването на линиите. Минималното допустимо ниво в точки 4 се определя от изискваното превишение на сигнала спрямо смущенията ( сигурност ):

И s = 10 lg (W C / W p ) = p с - p p ,

където W с и Wp - сигнална мощност и смущения, и p с и p p - съответните нива.

Съотношението между нивата на входа и изхода на канала се определя от остатъчното му отслабване, което е работното затихване, определено при условията на веригата на входа и изхода на канала, към активните съпротивления на натоварването, съответстващи на номиналните стойности на входните и изходните съпротивления на канала. Остатъчното отслабване е равно на разликата между сумата от всички работни отслабвания, присъстващи в канала, и сумата от всички оперативни печалби:

A r = åa p .i - åS i

За да се осигури нормална работа на комуникационната система, стойностите на силите, напреженията и токовете на сигналите и съответните нива се нормализират; нормализираните нива на смущения също се нормализират. В този случай трябва да се има предвид фактът, че поради наличието на затихване и усилване, нивата на сигнала и интерференцията в различните точки на канала ще бъдат различни. За да се отървем от несигурността, всички нормализирани стойности се отнасят към точката на предавателната пътека с нулево ниво на измерване (TNOU). Нивата на мощност, отнасящи се до точката с нивото на нулева стойност, се обозначават с dBm0.

Също така е възможно да се използват естествени логаритми; в същото време, логаритмичните единици се наричат ​​nepers (NP); pm = 1/2 In (W x / W 0 ), p n = 1n (U x / U y ) , I t = 1n (I х / I 0 ). Очевидно, с такива определения, 1 Hn = 8.686 dB и 1 dB = 0.115 Hn. На практика се използват само децибели.

Накрая, ние отбелязваме, че устройствата за измерване нивата на предаване се наричат индикатори на нивото и са обикновени волтметри, чиято измервателна скала и входните регулатори са калибрирани на нива на мощност и напрежение.

Въпроси и задачи за самоконтрол

1. Какви са нивата на мощност, напрежение и ток и как са свързани?

2. Какви са абсолютните, относителните и измерващите нива на мощност, напрежение, ток и как са свързани?

3. Каква мощност, напрежение, ток съответства на абсолютно ниво от 0 dB?

4. Как да определите нивото на шума от шума?