1.7. Сурет – ауб-сы бар ктж-ның жұмыс істеу принципі

Сигналдың таралу ортасы

Сигналдың таралу ортасы (кабель, РРЖ тракт, ұңғы) құрылымдық бөліктерінің бірі болып табылатын типтік арналардың түзілуін тарату жүйесі қамтамасыз етеді. Тарату ортасы ретінде бойымен N арна тарала алатын физикалық жұптар (2-4 сым) немесе физикалық жолдар (радиотехникада ұңғы) болуы мүмкін.

АУБ-сы бар КТЖ үшін бағытаушы орта ретінде симметриялы, коаксиалды және оптикалық-талшықты кабельдер қолданылуы мүмкін. Магистралдық ТЖ үшін КМ–4 және КМ–8/6 коаксиалды кабель, ал аумақтық желі үшін АЖБ-сы бар жүйелерде 1920 немес 3600 арна, АУБ-сы бар жүйелерде 1920 арна ұйымдастыруға мүмкіндік беретін кіші габаритті МКТ–4 кабелін қолданады.

Аумақтық желіде кіші габаритті МКТ–4 кабелін қолдану К–300 және ИКМ–480 жүйелерімен жұмыс істеуге мүмкіндік береді.

Симметриялы кабельдерді аумақтық және жергілікіті желілерді кеңінен қолданады. Бірақ оларда жиілік артқан сайын тізбектер арасындағы өзара әсерлесу ұлғая түседі. Осыған байланысты 260 кГц-тен артық жиіліктерде қажетті бөгеуілдерге тұрақтылықты қамтамасыз ету қиын, сондықтан АЖБ-сы бар жүйелерде берілген кабель арқылы арналар саны көп болмайтын (60 немесе одан да аз) жүйелер жұмыс істей алады. Бөгеуілдерге неғұрлым тұрақты ИКМ жүйелері АЖБ-сы бар жүйелерде 60 арнаның орнына 120 арна (ИКМ-120) алуға мүмкіндік береді.

Ауа жолдары аумақтық және жергілікті желілерде қолданылады. Ауа жолдары біртіндеп кабельдік жолдармен алмастырылады.

Ауа жолдарының кемшілігі параметрлерінің метео жағдайларға, жиіліктің өсуіне қарай өтпелі әсерлердің ұлғаюына байланысты болатындығында. Сондықтан олардың жоғарғы жиіліктік шекарасы 150 кГц-тен артық болмайды, бұл АУБ-сы бар жүйелерде 30 арна ұйымдастыруға мүмкіндік береді.

Бағыттаушы ортадағы өшу тарату қашықтығының ұзаруына қарай арта түседі. Мұны компенсациялау үшін АЖБ-сы бар жүйелерде негізгі бөлім болып табылатын күшейткіш қолданылады.

ЛЕКЦИЯ №2

Хабарлар, сигналдар мен бөгеуілдердің берілу әдістері және оларды түрлендіру

1 Терминдер мен анықтамалар

2 Сигналдар ұғымы және олардың негізгі сипаттамалары

3 Сигналдардың негізгі параметрлері

Хабарларды тарату үшін екі немесе одан да көп абонентті немесе олардың абоненттік құрылғыларын қосу үшін тарату жолынан басқа көптеген өосымша құрылғылар қажет. Оларға түліше сигналдарды түрлендірушілер, коммутациялайтын құрылғылар, аралық күшейткіштер және т.б. жатады. Техникалық құралдар мен таралу ортасының мұндай жиынтығы хабарлар көзінен тұтынушыға баратын сигналдың ТАРАТУ АРНАСЫН (БАЙЛАНЫС АРНАСЫН) құрайды.

Тарату арнасы – бұл қолданылатын физикалық тарату жолдарынан тәуелсіз қуаты берілген жиіліктер аралығында шектелген екі абонент арасындағы техникалық құралдар мен сигналдың таралуын қамтамасыз ететін ортаның жиынтығы.

Тарату арнасы әр түрлі хабарлар көздері үшін түрліше аппаратураның, сонымен қатар әр түрлі мемелекеттерде шығарылған аппаратураның көмегімен және әр түлі бағыттаушы орталар арқылы ұйымдастырылуы мүмкін. Тарату арнасы ұғымы өте маңызды болып саналады. Сондықтан кез келген мемлекетте оның мағынасы бірдей. Тарату арнасының анықталған, стандартталған қасиеттері болады. Бұл қасиеттерді ХЭО (Халықаралық электр байланыс одағы) анықтайды. Барлық арналар стандартталған, толығымен сипатталған және барлық тарату жолдарында олар бірдей болады. Бір байланыс жолында бірнеше байланыс арнасы ұйымдастырылуы мүмкін. Сонымен қатар, арналардың өздері әр түрлі болуы мүмкін – аналогты, цифрлы немесе аналогты және цифрлы. Сондықтан байланыс жолы және байланыс арнасы ұғымдарын шатастыруға болмайды. Әрбір арна қосылу процесі кезінде бағыттаушы орталары әр түрлі болатын бөліктер арқылы түзілуі мүмкін. Байланыс жолының құрылуын, бағыттаушы ортасының құрылымын, қосылу ұзындығын білмей, оның қандай да бір өткізу қабілеті бар деп айтуға болмайды. Ал егер арна туралы айтатын болсақ, мысалы телефондық арна немесе радио хабар тарату арнасы, онда оның барлық сипаттамалары ХЭО ұсыныстарынан белгілі. Байланыс арналарының шоғыры ТРАКТІ түзеді.

Тарату жолдары (байланыс жолдары) – бұл ауа сымдары, көп сымды кабельге біріктірілген бұралған сымдар жұптары, коаксиалды кабельдер, оптикалық-талшықты жолдар, ауа және космос ортасы, яғни бұл тарату ортасы.

Сигналдардың бір түрінен екінші түріне ауысатын жерлерді ТОҒЫСУЛАР деп атайды. Әр түлі жабдықтар, байланыс жолдары үшін тоғысу және калааралық және халықаралық жолдарға өту – байланысты қамтамасыз ету бойынша ең маңызды және қиын жұмыс.

ӨБЖ (өзара байланысқан байланыс желісі) желісі территориялық белгілер бойынша құрылады. Ең төменгі желі – жергілікті, қалалық, аудандық, ауылдық. Содан кейін – аумақтық – бұл желіде аудан орталықтары мен қалаларды аудан ішінде қосып жергілікті желілер біріктіріледі. Аумақтық желі облыстарға әкімшілік бөлінумен бердей аумақтарды алады. Бұл желі аумағында барлық телефон абоненттерінің нөмірлерінің цифрлар саны бірдей болады. Жалпы жағдайда аумақтық желінің құрылымы радиалды болып келеді, яғни аудан ортылығы берілген территориядағы басқа телефондық түйіндермен радиалды түрде қосылады.

Машистралдық желі аумақтық желілерді бір ӨБЖ желісіне біріктіріп барлық аудан орталықтарын бір-бірімен қосады.

Хабарларды коммутациялау үшін желіде желілік станциялар (ЖС) (негізінен тарату жолдарының шеткі жағында немесе транзит жерлерде) және көп бағытта байланысты қамтамасыз етуді керек ететін жерлерде желілік түйіндер (ЖТ) тұрғызылады.

Магистралдық, аумақтық және жергілікті желі ЖТ-мен және байланыс жолдарымен бірге БІРІНШІЛІК ЖЕЛІНІ құрайды.

Біріншілік ӨБЖ желісі бойымен әр түрлі сигналдарды (телефондық, телеграфтық, факсимильдік, газет тарату, деректерді тарату, теледидарлық және дыбыстық хабарлау) таратуды қамтамасыз ету үшін, сонымен қатар кез келген бағыттарға сигналдардың коммутациясын басқару үшін қосымша жабдықтар мен әр түрлі станциялық жабдықтардың арасында қосымша байланыстар қажет. Біріншілік желінің негізінде сигналдарды таратудың әр түрлі жолдарын неғұрлым икемді ұйымдастыруға мүмкіндік беретін екіншілік желі құрылған.

Екіншілік желі біріншілік желінің негізінде телефондық байланыстан басқа байланыс түрлерін, мысалы телеграфтық желілер, деректерді тарату жүйелерін, факсимильдік байланысты, теледидарлық хабарларды таратуды, дыбыстық хабар таратуды және т.б. ұйымдастыруға мүмкіндік береді.

Осы жағдайда көптеген түрліше аппаратура, соның ішінде бір типті, бірақ әр түрлі фирмалармен шығарылған аппаратура қолданылатындықтан, аппаратураның кіріс және шығыс параметрлері аппаратураның құрылымы мен өндірушісіне тәуелсіз қандай да бір талаптаға сай болуы тиіс. Кіріс және шығыс сигналдардың деңгейлері, олардың спектрлерінің кеңдігі, кіріс және шығыс кедергілер, әр түрлі тарату жолдарының ұзындықтары, мүмкін болатын қателер саны және т.б. нормаланады. Нормаланған шамалар ұсыныс ретінде халықаралық ұйымдармен, мысалы ТТХКК (CCITT) (Телефония және телеграфия бойынша халықаралық консультативті комитет) және РТХКК (CCIR) (Радио және теледидар хабарларын тарату бойынша халықаралық консультативті комитет) беріледі.

Сигналдардың параметрлері мен сипаттамалары

Байланыс сигналдарының лездік мәндері уақыт бойынша өзгереді, сонымен қатар бұл өзгерулерді қандай да бір ықтималдықпен (1-ден кем) ғана болжауға болады. Сонымен, байланыс сигналдары кездейсоқ процестер болып табылады және олардың сипаттамасын кездейсоқ процестерді сипаттайтын әдістермен жүзеге асыру керек.

Жалпы жағдайда байланыс сигналдары эргодикалық емес және стационарлық емес кездейсоқ процеске сәйкес келеді. Бұл оларды сипаттайтын әдістерді күрделендіреді. Сондықтан нақты сигналдарды екі мәрте орташаланудың (бастапқыда мәндер жиыны бойынша уақыт моментілердің көп саны үшін сандық сипаттамалар анықталады, ал содан кейін бұл сипаттамалап уақыт бойынша орташаланады) нәтижесінде алынған эргодикалық және стационарлық (кең мағынада) кездейсоқ процеспен модельдейді. Мұндай әдіспен алынған модель қандай да бір «орташа статистикалы» сигналды анықтайды. Бұл модельдің көмегімен есептеулерді жүргізген кезде сөзсіз түрде қателер пайда болады. Қателер есептеу жүргізілетін құрылғыларға қойылатын асырылған талаптардың көмегімен жойылады. Асыру дәрежесі машиналық немесе табиғи тәжибибелердің негізінде анықиалады.

Сигналдар модельдерін жетілдіру үшін статистикалық материалдарды жинау бойынша көптеген жұмыстар жүргізіледі. Модельдердің параметрлері Халықаралық электр байланыс одағының (ХБО-Т) ұсыныстарында келтірілген.

Синалдардың негізгі параметрлерін модельденген кездейсоқ процестің u(t) сандық сипаттамалары ретінде қарастырайық. Орташалануды -Т/2-дан +Т/2-ге дейінгі аралықта жүргіземіз. Орташаланған мәнді шексіздікке ұмтылған Т шегі ретінде аламыз. Бұл сигналдар моделі үшін ғана орындалады, себебі сигналдар шектелген, яғни тек қандай да бір t₁ - t₂ уақыт аралығында берілген.

Өлшеулер де шектелген уақыт аралықтарында жүргезеледі. Бұл қателіктің пайда болуына әкеп соғады. Өлшеулер интервалы неғұрлым аз болса, соғұрлым қателік көп болады. Жоғарыда айтылғанды ескере отырып сигналдардың орташа параметрлері 1 с, 1 минб 1 сағ. интервалдарында түрліше нормаланады.

Электр параметрі – тұрақты құраушы – бұл кездейсоқ процестің орташа мәні:

Тұрақты құраушы уақыт бойынша өзгеріссіз, бірақ оның шамасы кездейсоқ болып табылады. Көптеген байлныс сигналдары үшін тұрақты құраушы нөлге тең.

Электр параметрі – айнымалы құраушы – бұл центрленген кездейсоқ процесс:

Орташа қуат – бұл айнымалы құраушының қуаты (тұрақты құраушы бұл жағдайда ескерілмейді, себебі ол ақпарат тасымайды):

Орташа қуат кездейсоқ процестің дисперсиясына (оның орташа мәнінен алшақтауды көрсететін өлшемі) тең болады. Оң таңбалы

шамасын сигналдың эффективті немесе әсерлік кернеуі деп атайды.

Максималды қуат Р_макс – бұл U_M амплитудасы айнымалы құраушысының лездік мәндерін u_~(t) қосқанда қандай да бір ықтималдықпен ε артатын синустық сигналдың қуаты. Әр түрлі сигналдар үшін ε-ды 10^-2, 10^-3, ал кейде 10^-5 деп алады.

Берілген сигналдарды қабылдағанда минималды қуатты Р_мин тәжірибе жүзінде анықталатын мүмкін болатын орташа квадраттық қатеге тең деп жиі алады. Орташа квадраттық қате мүмкін болатын флуктуациялық бөгеуілдің орташа қуатына тең:

Р_мин = Р_пср.

Кейде сигналдың минималдық қуатын U_Mмин амплитудасы айнымалы құраушысының лездік мәндерін қосқанда қандай да бір ықтималдықпен (1-ε) артатын синустық сигналдың қуатына тең деп алады.

Жалпы жағдайда (1 - ε) = 0,98.

Жоғарыда аталған шамалардың лонарифмдік қатынастарын қолдануға болады:

10lg(Pмакс/Р_ср)= Qс — сигналдың пик-факторы;

10lg (Pмакс / P_ср)=D_c сигналдың динамикалық диапазоны;

10lg (Р_ср /Р_ncp)=А_бөгтұр — сигналдың бөгеуілдерге тұрақтылығы. Соңғы екі шаманы сигналдарды тарату трактілерін сипаттау үшін қолданады. Трактің динамикалық диапазоны мынаған тең:

D_T=10lg(P_изм/Р_ncp), мұндағы Р_нм — тракттың шығысындағы бұрмаланбығын қуат, тракттың бөгеуілдерге тұрақтылығы тракта — А_зт=10lg(P_изм/Р_ncp), мұндағы P_изм - шығыс жағындағы өлшегіш сигналдың қуаты. Онда сигналдарды таратқанда келесі шарттар орындалуы тиіс::

D_T> D_c; А_зт> А_пзс; P_ср< P_изм .

Сигналдың өзгеру жылдамдығын сипаттау үшін келесі функцияны қолданады:

Автокорреляция функциясы

τ = 0 R(0) = P_ср,. r(τ) = R(τ)/R(0) шамасы автокорреляция коэффициенті деп аталады. Жылдамдықты өлшейтін шама корреляция интервалы т₀ болып табылады. т₀ – бұл u_~(t) және u_~(t+ τ) арансындағы статистикалық тәуелділік жойылатын уақыт. Корреляция интервалы ауданы автокорреляция функциясымен шектелген ауданға тең, ал биіктігі R(0) болатын тікбұрыштың табаны.

Энергетикалық спектрдің эффективті кеңдігі ауданы G(f) функциясымен шектелген ауданға тең, ал биіктігі максималды спектр тығыздығына G_макс(f) тең болатын тікбұрыштың табанына тең, яғни

Формуладан F_э= 1/2 τ₀.

Энергетикалық спектрлің эффективті кеңдігін тәжірибе жүзінде жоғары тарату сапасын ескере отырып анықталатын сигналдың эффективті таратылатын жиіліктер спектрімен шатастырумай керек.

Цифрлық сигналдың потенциялық ақпараттық көлемі V_{цс макс} Шеннон формуласынан анықталады:

мұндағы F_т — тактілік жиілік, яғни секундына берілетін сигнал санауларының саны, I — рұқсат берілген санаулар мәндерінің саны (рұқсат берілген дейгейлер); р_i — берілген деңгейдегі санаудың пайда болу ықтималдығы, егер барлық деңгейлерді бірдей деп алсақ, онда р_i = р_j= 1/I. Бұдан р_i = р_j= 1/I.

Аналогты сигнал Котельников теоремасына сәйкес жиілігі F_Д = 2 F_В болатын дискретті санаулар тізбегімен берілуі мүмкін, мұндағы F_В — сигнал спектрінің эффективті берілетін жиілігі. Сигналды қабылдағанда бөлінетін сигналдың деңгейлер санын төмендегі формула арқылы анықтауға болады:

Онда

ЛЕКЦИЯ №3

Телекоммуникациялық жүйелерде сигналдар мен бөгеуілдердің түрлері

1. Біріншілік электр байланыс сигналдары туралы ұғым

2. Қолдану облысы мен негізгі сипаттамалар

3. Біріншілік электр сигналдарының параметрлері

Қазіргі кезде электр байланыс жүйелері келесі біріншілік сигналдарды таратуға арналған: телефондық, дыбыстық хабар тарату, телеграф және ақпарат тарату, факсимильді, теледидарлық хабар тарату. Осы сигналдардың негізгі параметрлері мен сипаттамаларын қарастырайық.

Телефондық сигналдар (ТФ) әр түрлі уақыт кесінділерінде таралатын сөйлеу сигналдары мен коммутациялау жүйелерінің басқару және әсерлесу сигналдарының (БӘС) комбинациясынан тұрады. Соңғыларын деректерді тарату сигналдарының бір түрі ретінде қарастыруға болады, сондықтан ТФ сигналдарын сипаттағанда сөйлеу сигналдарының параметрлері мен сипаттамаларын ғана қайрастырайық. Теледидарлық хабар тарату сигналдары (ТД) қозғалыстағы бейнелерді тарату сигналдары мен дыбыстық ілесе жүру сигналдардан тұрады. Дыбыстық ілесе жүзу сигналдары бөлек арналармен таратылады және олардың дыбыстық хабар тарату (ДТ) сигналдарынан ешқандай айырмашылығы жоқ. Сондықтан ТД сигналдарын қозғалыстығы бейнені тарататын сигналдар деп есептеуге болады.

Телефондық сигналдар бір-бірінен пауза арқылы ажыратылған сөйлеу импульстерінің тезбегі болып табылады. Сөйлеу импульстері бірге айтылатын және формасы мен апмлитудасы жағынан әр түрлі болатын сөлеу дыбыстарына сәйкес келеді. Жеке импульстердің ұзақтығы да бір-бірінен өзгеше болыда, бірақ жалпы жағдайда 100...150 мс сәндеріне жақын болады. Импульстердің арасындағы паузалар неғұрлым үлкен диапазонда өзгереді: бірнеше миллисекундтан (буынаралық паузалар) бірнеше минутқа дейін немесе ондаған минутқа дейін (әңгімелесуші адамның жауабын күткен кезде).

Сөйлеу сигналының жиіліктік спектрі өте кең, бірақ тәжірибе жүзінде ойдағыдай жоғары сапамен (қанағаттанарлық табиғи дыбыс пен буындардың айқындығы – 90 % және сөйлем айқындығы – 99 %) сигналды тарату үшін 0,3. ..3,4 кГц жолағымен шектелуге болады.