Методи розрахунку складових та структурну схему цифрової станції

Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту ім. ак. В. Лазаряна

Кафедра АТС

Контрольна робота

З дисципліни: «Цифрові системи керування та обробки інформації на залізничному транспорті»

Виконав студент гр. 5АТЗ-2

Навчальний шифр

Перевірив викладач

м. Дніпропетровськ

2007 р

1. РОЗРАХУНОК ЦИФРОВИЙ ПОСЛІДОВНОСТІ З БЕЗПЕРЕРВНОГО СИГНАЛУ

П олучіть цифрову послідовність з безперервного сигналу з допомогою алгоритмів роботи систем IKM -30

Дано:

-Тип апаратури IKM ------- IKM -30;

-Початковий сигнал ------------ 40 sin (2 π 25 t)

- Частота дискретизації сигналу, f д -------- 4000 гц

За даними курсової роботи перетворення безперервного сигналу в цифрову послідовність виконується за допомогою апаратури кодування з постійним кроком квантування.

Розрахуємо 5 амплітуд безперервного сигналу, якщо час для першого відліку 0С, а інші відліки виходять виходячи з інтервалу дискретизації:

Тд = 1 / f д = 1 / 4000 = 0,00025

Зазначимо 5 тимчасових точок:

t 0 = 0,

t 1 = t 0 + Тд = 0 +0,00025 = 0,00025 c.

t 2 = t 1 + Тд = 0,00025 +0,00025 = 0,0005 c.

t 3 = t 2 + Тд = 0,0005 +0,00025 = 0,00075 c.

t 4 = t 3 + Тд = 0,00075 +0,00025 = 0,001 c.

Знаючи тимчасові точки розрахуємо амплітуди безперервного сигналу в цих точках, провівши таким чином дискретизацію за часом.

U0 (t0) = 40 * sin (2 * π * 25 * t0) = 40 * sin (2 * π * 25 * 0) = 0, B

U1 (t1) = 40 * sin (2 * π * 25 * t1) = 40 * sin (2 * π * 25 * 0,00025) = 1,57, B

U2 (t2) = 40 * sin (2 * π * 25 * t2) = 40 * sin (2 * π * 25 * 0,0005) = 3,137, B

U3 (t3) = 40 * sin (2 * π * 25 * t3) = 40 * sin (2 * π * 25 * 0,00075) = 4,699, B

U4 (t4) = 40 * sin (2 * π * 25 * t4) = 40 * s in (2 * π * 25 * 0,001) = 6,254, B

Для нормування по амплітуді знайдемо максимальні значення амплітуди зі знайдених 5-ти значень. Такою є:

max = 6,254 B

Коефіцієнт нормування:

Y = X / max,

де Х = 255 так як за умовою задана система IKM -30

Y = 255 / 6,254 = 40,77

Перерахуємо амплітуди з урахуванням коефіцієнта нормування:

Dj = uj * Y

D 0 = u 0 * Y = 40,77 * 0 = 0 (у.о.)

D 1 = u 1 * Y = 40,77 * 1,57 = 64,01 = 64 (у.о.)

D 2 = u 2 * Y = 40,77 * 3,137 = 127,89 = 128 (у.о.)

D 3 = u 3 * Y = 40,77 * 4,699 = 191,578 = 192 (у.о.)

D 4 = u 4 * Y = 40,77 * 6,254 = 254,975 = 255 (у.о.)

Переклад знайдених амплітуд D в цифровий код виконується кодером, структура якого показана на рис. 1.1. Схема містить 8 каскадів, тому що ІКМ-30 використовує восьмирозрядному кодування.

Рис. 1.1. Структурна схема кодує елементу для ІКМ-30

В якості еталонних., Використовуються такі напруги:

Uc т0 = 128 Δ u, uc т1 = 64 Δ u, u ст2 = 32 Δ u, u ст3 = 16 Δ u, u СТ4 = 8 Δ u, u СТ5 = 4 Δ u, u ст6 = 2 Δ u, u ст7 = Δ u.

Результати перетворень покажемо в таблиці 1.1.

У результаті отримали такі цифрові коди:

D0 = 00000000

D1 = 01000000

D2 = 10000000

D3 = 11000000

D4 = 11111111

2. РОЗРАХУНОК ЕЛЕМЕНТІВ ЦЕНТРАЛЬНОГО комутаційного вузла і виносить

Розрахувати кількість абонентських модулів і плат на центральному вузлі і ухвалює, з урахуванням пристроїв абонентського ущільнення. Вказати тип сигналізації між модулями вузла зв'язку, і розрахувати кількість потоків

Вихідні дані:

- Кількість аналогових абонентів на центральній станції - 11 000

- Кількість цифрових абонентів на центральній станції - серпень 2000

- Кількість виносів з самостійним управлінням - 4

- Кількість виносів без самостійного управління -1

- Кількість аналогових абонентів на кожному винесенні - квітень 2000

- Кількість пар з'єднувальних ліній на одному винесенні - 1 5 0

- Тип лінії - МІДЬ

- Число квартирних абонентів - Х _кв = 30 0

- Число адміністративних абонентів Х _пекло = 10 0

Рішення

Розрахуємо кількість плат і модулів на центральній станції.

- Число аналогових плат;

Pa = Sa / 32 = 11000 / 32 = 343,75

Після округлення Pa = 344

- Число цифрових плат:

Рц = Sц/16 = 800/16 = 50

- Загальна кількість плат:

Р = Ра + Рц = 50 +344 = 394

Кількість модулів абонентського доступу:

N = P / 20 = 394/20 = 19,7

Після округлення N = 20

Розрахуємо кількість плат і модулів на винос.

Оскільки кількість абонентів на всіх виносу однакове, то досить провести розрахунок тільки для одного винесення. Крім того, при розрахунках не будемо враховувати цифрових абонентів, тому що за умовою на винос їх немає.

- Число аналогових плат:

Pa = Sa / 32 = 400/32 = 12,5

Після округлення Pa = 13

- Число модулів абонентського доступу:

N = Pa / 20 = 13/20 = 0,65

Після округлення N = 1

Визначимо тип системи ущільнення на винесення.

Відомо, що винос обслуговує 400 абонентів У наявності є тільки 150 пар з'єднувальних ліній. Аналізуючи кількість абонентів, ліній і видів систем ущільнення вибираємо систему ущільнення типу FSM -05 розраховану на організацію зв'язку для п'яти абонентів по одній лінії.

Для надання зв'язку через системи ущільнення задіємо 63 з'єднувальних ліній. Тоді число абонентів, яке можна обслужіт' через систему ущільнення FSM -05:

63 * 5 = 315.

Залишилося в наявності: 150-63 = 87 з'єднувальних ліній. Решта 400 - 315 = 85 абонентів отримують 85 індивідуальних з'єднувальних лінії, і ще 2 лінії залишаються в резерві.

Результати розрахунків плат, модулів і систем ущільнення показані в таблиці 2.1.

Таблиця 2.1.

Розрахуємо кількість потоків між винесенням і центральною станцією.

- Процентне співвідношення адміністративних абонентів:

Радий = Хад / (Хад + Хкв) * 100 = 100 / (100 +300) * 100 = 25%.

- Процентне співвідношення квартирних абонентів:

РКВ = Хкв / (Хад + Хкв) * 100 = 300 / (100 +300) * 100 = 75%.

- Середнє число занять каналу на адміністративного абонента:

Сад = 2,4 Рад/58 = 2,4 * 25/58 = 1,034

- Середнє число занять каналу на квартирного абонента:

Вкв = 1,6 Ркв/42 = 1,6 * 75/42 = 2,857

- Середнє число занять каналів.

З = (С адРад + ВКВ РКВ) / 100 = (1,034 * 25 + 2,857 * 75) / 100 = 2,4

- Телефонна навантаження на канал при середній тривалості розмови t = 0.07

Y н = N * C * t = 400 * 2.4 * 0.07 = 67,2

де N - загальне число абонентів на винесення.

Число каналів:

V = Y н / 0.525 = 67,2 / 0.525 = 128

- Число потоків:

П = V / 30 = 128/30 = 4,266

Після округлення П = 5

Додаючи один резервний, остаточно отримаємо 6 потоків на кожен з виносів Т.к. за завданням ми маємо виноси з самостійним управлінням і без самостійного управління, то вибираємо такі типи сигналізації:

- Між АТС і виносом із самостійним управлінням - ОКС-7;

- Між АТС і виносом без самостійного управління - V 5.2.

2. СИСТЕМА ЕЛКТРОПІТАНІЯ для виносу І

ЦЕНТРАЛЬНОЇ СТАНЦІЇ

Визначимо систему електроживлення на винесення. Для цього обчислимо кількість навантажень, які забезпечує винесення, після чого зможемо визначити тип системи електроживлення. Виходячи з того., Що на всіх виносу є однакове число абонентів, розрахунки доцільно проводити один раз, маючи на увазі, що на решту виносити встановлюються такі ж системи електроживлення.

- Число навантажень на виносі

N = S а/300 = 400/300 = 1,33

Після округлення N = 2

Відомо, що система MPS -50 розрахована на 1 навантаження, MPS -150 - на 48 навантажень, MPS -500 - на 72 навантаження. Виходячи з отриманого числа навантажень виберемо на кожен з виносів систему М PS -50, де для підвищення кількості навантажень відключимо одну з двох акумуляторних батарей.

Виходячи з того, що на винос подається однофазне живлення, схема підключення живлять клем до щита системи електроживлення буде виглядати так, як показано на рис. 3.1.

Рис. 3. 1. Схема підключення однофазного харчування на виносі

Визначимо систему електроживлення на центральній станції.

Число навантажень на центральній станції:

N нав = (S а + 2 S ц) / 300 = (11000 +2 * 800) / 300 = 42

У результаті вибираємо систему типу MPS -150.

Оскільки за завданням на центральній станція використовується двофазне електроживлення, то схема підключення до щитка електроживлення буде виглядати так, як показано на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Схема підключення двофазного харчування на центральній станції

2. СТРУКТУРА ВУЗЛА ЗВ'ЯЗКУ НА БАЗІ ЦИФРОВОГО

Комутаційне обладнання SI -2000

Грунтуючись на вихідних даних та результати розрахунків, отримаємо структуру станції, яка показана на рис. 4.1.

Опишемо принципи роботи такого вузла зв'язку.

Вузол управління mn призначений для управління роботою станції та комутаційного обладнання, а також для здійснення контролю за станцією, а при необхідності, і для внесення змін в структуру самої станції. Являє собою сервер IBM - PC, де в якості операційної системи застосовується система реального часу, наприклад, Windows - NT. Для зв'язку з центральною станцією застосовується локальна сет' Ethernet. Вузол комутації SN на базі комутаційної плати МСА. Виконує послуги адресації і фізичного з'єднання між потоками даних. До вузла комутації сходяться всі вузли доступу (як місцеві, так і віддалені). Для підключення до вузлів доступу використовується інтерфейсна плата ТРС, розрахована на організацію зв'язку 16-ти потоками ІКМ-30. На схемі (рис. 4.1) ТРС показана тільки між виносами і станцією, тому що саме для виносів виконується розрахунок числа 30-ти канальних потоків даних. Для зв'язку з виносами використовуємо 2 плати ТРС, в загальній сумі розрахованих на 2 * 16 = 32 потоку ІКМ-30, з яких ми використовуємо тільки 5 * 5 = 25 потоків ІКМ (5-ть виносів по 5-ть потоків на кожний). Інші 7 потоку залишаються в резерві.

Між винесенням і ТРС застосовується пристрій OLE -34 для організації віддаленого зв'язку (понад 3 км). Самі виноси поділяються на два типи - виноси 1-4 (SN) з самостійним управлінням і винос 5 (SAN) без самостійного управління. До кожного виносу підключається по 400 аналогових абонента, за допомогою інтерфейсу Z 1. Винятком є винесення 1, де 315 абонентів підключається через 63 пристрою цифрового ущільнення FSM -05, а 85 - через індивідуальні сполучні лінії. Для зв'язку центрального комутатора з виносами SN використовується сигналізація ОКС-7, а з виносами SAN - протокол і інтерфейс У5.2.

Місцеві вузли доступу AN підключаються до станції через станційний інтерфейс V 5.2. Число таких вузлів відповідає розрахованим і дорівнює 20-ти. Де AN 1 - AN 17 повністю задіяні під аналогових абонентів (10880штук); AN 19 - AN 20 - повністю під цифрових абонентів (544 штук); AN 18 - суміщений, де на 4-ох платах обслуговуються 120 аналогових абонента, на 16-ти платах - 256 цифрових абонента. Цифрові абоненти підключаються через базовий доступ BRA.

5. ПЕРЕМІШУВАННЯ ІНФОРМАЦІЇ (Скремблювання)

Перед побудовою структури скремблера визначимо число осередків регістра зсуву для скремблера. Оскільки довжина інформаційного пакету за завданням становить G = 1000 біт, то число осередків:

n = log (G + 1) / log (2) = log (1000 + 1) / log (2) = 9.967

приймаємо n = 10.

Оскільки число осередків дорівнює 10, то номери осередків, які будуть використовуватися для організації зворотного зв'язку такі: 3,10. Побудуємо структуру скремблера, враховуючи, що тип скремблера за умовою є скремблеров з самосинхронізації. При цьому непарні осередку візьмуть стан логічної 1, а парні - логічного 0.

Рис. 5.1. Структура скремблера з самосинхронізації

На вхід скремблера надходять 8 біт цифрового коду для 0-го відліку., Отриманого в розділі 1 даної курсової роботи, а саме: а = 00000000.

Процес скремблювання вихідної послідовності покажемо в таблиці 5.1

Таблиця 5.1. Скремблювання

У результаті отримана перемішана послідовність S 0 = 11101000

Висновок

У контрольній роботі були розглянуті методи розрахунку складових цифрової станції, зроблений сам розрахунок і побудована структурна схема станції. Вибрані системи електроживлення, як для віддалених виносів, так і для самої станції. А також вироблено перемішування цифрової послідовності з метою урівноваження числа 1 та 0, а також спрощення виділення тактових імпульсів.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Лозовій І. А. Параметри каналів тональної частоти апаратури з ІКМ. - М.: Радіо і зв'язок 1981.-88с.

2. Новиков В.А. Багуц В.П. Тюрін B. JL Багатоканальна телефонний зв'язок на залізничному транспорті. -М.: Транспорт, 1982. -327с.

3. SI 2000 цифрова комутаційна система CS 505 IAA Версія 5. Довідник з експлуатації, документаційного центру, Крань, 1998.

4. Система електроживлення MPS 5 Q KSSOS 3000 - EDR -030: Довідник з експлуатації. Документаційного центру, Крань, 1999.,

5. Шмитінскій. ВВ .., Котов В.К., Здоровцов І.А. Цифрові системи передачі інформації; на залізничному транспорті. -М.: Транспорт, 1995.-23 S