Цифровая последовательность в кодах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Контрольная работа

по дисциплине: Волоконно-оптические системы передачи

Задание 1

спектральный синхронизация скремблирование помехозащищённость

1. Привести шесть требований к кодам ВОСП и их спектральные диаграммы.

2. Поясните формирование, а также достоинства и недостатки заданного в таблице 1 кода. Приведите определение скремблирования.

3. Постройте заданную в таблице 1 цифровую последовательность в кодах:

Двухуровневом с возвратом к нулю ВН с Q=2(RZ)

Трёхуровневом КВП-3 (HDB-3)

Двухуровневом с возвратом к нулю ВН с Q=2 на выходе

кодопреобразователя ПКпр

Двухуровневом блочном 1В2В «Манчестерском»

Двухуровневом блочном 1В2В с обращением

Двухуровневом блочном 1В2В CMI с обращением

Двухуровневом блочном 5В6В в формате БВ (без возврата к нулю - (NRZ)

Двухуровневом блочном 5В6В в формате ВН (с возвратом к нулю - RZ)

Таблица 1. Исходные данные к задаче 1

Решение:

Требования к кодам ВОСП приведены в таблице 2

Таблица 2

Спектральные диаграммы кодов ВОСП приведены на рисунке 1. Самый узкий спектр у кода 5В6В, у кода 1В2В CMI тоже узкий, но немного шире, чем у кода 5В6В. Спектр кодов 5В6В и 1В2В CMI смещён в НЧ область. У кода БВН спектр шире в два раза, чем у кодов 5В6В и 1В2В CMI. Спектр сигнала кода БВН смещён в НЧ область. У кода 1В2В «Манчестерского» спектр широкий. Спектр сигнала достигает удвоенной тактовой частоты.

Рисунок 1. Спектральные диаграммы кодов ВОСП

Для передачи на большие расстояния применяют блочный код с меньшей избыточностью типа 5В6В. Код 5В6В используется в отечественных системах «СОПКА-2» и «СОПКА - 3» и формируется путём замены блока из пяти символов (5В) блоком из шести СИМВОЛОВ (6В).

Поэтому сначала уменьшается длительность символов блока 5В с тем, чтобы за тот же интервал времени передать шесть символов блока 6В. В блоке 6В число импульсов должно быть чётным. Если в блоке 5В число импульсов - нечётное, то в 6-м разряде блока добавляется импульс - вставка. Если в блоке 5В число импульсов - чётное, то в 6-м разряде блока 6В - пробел.

Достоинства блока 5В6В:

* Малы МСИ-1 и МСИ-2. Длина участка регенерации больше, чем у Манчестерского кода (30 км), т.к. спектр узкий и смещён в НЧ область.

* Есть избыточность, поэтому можно контролировать ошибки без перерыва связи по нарушению алгоритма формирования блока.

* Относительно простая схема кодопреобразователя.

* Помехозащищённость фотоприёмника больше, чем у Манчестерского кода, т.к. спектр уже.

Недостатки кода 5В6В:

* Устойчивость выделения тактовой частоты меньше, чем у Манчестерского кода, т.к. меньше переходов «1 - 0» и «0 - 1».

Скремблирование - это такое изменение структуры двоичного кода, в результате которого в ИКМ - сигнале без изменения скорости его передачи уменьшается число идущих подряд импульсов или пробелов, т.е. увеличивается число переходов от импульсов «1» к пробелам «0» и от пробелов «0» к импульсам «1». Это приводит к увеличению помехозащищённости устройств тактовой синхронизации, но приводит к установке на оконечных станциях дополнительных преобразователей - скремблеров и дескремблеров.

По заданию дана цифровая последовательность 110100001100000. Привожу заданную последовательность в различных кодах (рисунок 2.).

Рисунок 2. Формирование блочных кодов.

Задание 2

1. Поясните послойное строение сети.

2. Поясните структуру преобразований СЦИ стандарта G-709.

Решение:

Принципами СЦИ (SDH) предусматривается создание на сети связи универсальной транспортной системы (ТС), органически объединяющей сетевые ресурсы, которые выполняют функции передачи информации, контроля и управления (оперативного переключения, резервирования и др.). ТС является базой для всех существующих и планируемых служб, интеллектуальных, персональных и других сетей.

Информационной нагрузкой ТС СЦИ могут быть сигналы любой из существующих ПЦИ, потоки ячеек ATM или иные цифровые сигналы. Аналоговые сигналы должны быть предварительно переведены в цифровую форму, что может быть выполнено с помощью имеющегося на сети или нового оборудования.

Универсальные возможности транспортирования разнородных сигналов достигаются в СЦИ благодаря использованию принципа контейнерных перевозок. В ТС СЦИ перемещаются не сами сигналы нагрузки, а новые цифровые структуры - виртуальные контейнеры, в которых размещаются сигналы нагрузки. Сетевые операции с контейнерами выполняются независимо от их содержания. После доставки на место и выгрузки из контейнеров сигналы нагрузки обретают исходную форму. Поэтому ТС СЦИ является всемерно прозрачной и может немедленно использоваться для развития любых действующих сетей.

ТС СЦИ содержит информационную сеть и систему контроля и управления (далее кратко - систему обслуживания).

Архитектура информационной сети установлена в Рекомендации МСЭ-1 G.803. Информационная сеть СЦИ построена по функциональным слоям, связанным отношениями клиент/ слуга, клиентом для верхнего слоя сети является потребитель. Сам верхний слой, в свою очередь, выступает в роли клиента для следующего и т.д. Все слои выполняют определённые функции и имеют стандартизованные точки доступа. Сеть СЦИ имеет послойное строение и содержит три независимых слоя (рисунок 3): каналов, трактов и среды передачи, которые разделяются на более специализированные.

Сети слоя каналов соединяют различные комплекты оконечной аппаратуры СЦИ и терминалы потребителей. Слой каналов поддерживает такие службы, как служба аренды каналов, служба пакетной коммутации, коммутации каналов и др.

Ниже лежит слой трактов. Он делится на два слоя: трактов нижнего и верхнего ранга. Сети трактов полностью независимы от физической среды и могут иметь собственную топологию. В слое трактов осуществляется программный и дистанционный контроль и управление соединениями. Все тракты оканчиваются в аппаратуре оперативного переключения (АОП), входящей в мультиплексоры СЦИ (либо автономной), с помощью которой тракты резервируются, вводятся и ответвляются. При этом возможно создание и обслуживание кольцевых, разветвлённых и других эффективных сетевых конфигураций.

Рисунок 3. Послойное строение сети СЦИ

Слой среды передачи делится на два: слой секции (верхний) и слой физической среды. Секции выполняют все функции, которые обеспечивают передачу информации между двумя узлами слоя трактов. В качестве физической среды используются волоконно-оптические (ВО) или радио линии. В слое секции СЦИ имеются два слоя: слой мультиплексных секций (MS) и слой регенерационных секций (RS). MS обеспечивает от начала до конца передачу информации между пунктами, где оканчиваются либо переключаются тракты, a RS - передачу информации между регенераторами или между регенераторами и пунктами окончания или коммутации трактов. В слое секций также возможно резервирование (например, по системе 1+1).

Сеть СЦИ в каждом своем слое может быть разделена на подсети (национальные, региональные, местные и пр.). Деление на подсети позволяв упростить процессы эксплуатации сети, ввести более экономичное нормирование и т.д.

Схема преобразований СЦИ стандарта G.709

Схема преобразований СЦИ по Рек G.709 дана на рисунке 4. В качестве полезной нагрузки показаны сигналы ПЦИ, хотя вместо них могут использоваться ячейки ATM и др. сигналы. Различные процессы преобразования обозначены тремя видами линий. Эти процессы можно проиллюстрировать на примере преобразования сигнала 139264 кбит/с (округлённо 140 Мбит/с).

Рисунок 4. Схема преобразования СЦИ по G.709

Информационные структуры

В слое секций используются самые крупные структуры СЦИ - синхронные транспортные модули STM-N, представляющие собой форматы линейных сигналов. Они же используются на интерфейсах сетевых узлов и регламентированы в Peк.G.708. Число N означает уровень СЦИ.

В настоящее время СЦИ содержит три синхронных уровня, скорости передачи которых (155520 - 622080 - 2488320 кбит/с) жёстко связаны отношением 1:4:16. Последние числа совпадают с номерами N уровней СЦИ. Скорость N-гo уровня в N раз выше скорости первого. Планируется введение уровня N = 64 со скоростью передачи 64x155520 = 9953280 кбит/с.

Для организации соединений в сетевых слоях трактов используются виртуальные контейнеры VC-n, определённые в Рек G. 708, G. 709.

Виртуальный контейнер -- это блочная циклическая структура с периодом повторения 125 или 500 мкс (в зависимости от вида тракта). Каждый VC-n состоит из поля нагрузки (контейнер С-n) и трактового заголовка (POH), несущего сигналы обслуживания данного тракта - VC-n = C-n + РОН. Заголовок создаётся к ликвидируется в пунктах, в которых формируется и расформировывается VC-n. проходя транзитом секции. Информация, определяющая начало цикла VC-n, обеспечивается обслуживающим сетевым слоем.

Перечень VC-n приведён в таблице 3.1. VC-11, VC-12 и VC-2 относятся к нижнему рангу, a VC-3 и VC - 4 - к верхнему. Во второй строке таблицы показан их полезный объем, т. е. предельная скорость нагрузки, а в нижней строке - скорости передачи сигналов ПЦИ (округлённо), размещение которых стандартизовано в этих контейнерах.

Таблица 3

Синхронные транспортные модули переносят виртуальные контейнеры верхнего ранга и обмениваются ими в узлах сети. Аналогично сами VC-3,4 обмениваются контейнерами нижнего ранга. Эти процессы должны обеспечиваться компенсацией возможных на сети колебаний фазы и частоты VC-n относительно цикла обслуживающей структуры. Упомянутая компенсация дополняется указанием начала цикла контейнера в цикле обслуживающего сетевого слоя. Обе операции выполняются механизмом указателей, оговорённым в Peк.G.709. Добавлением указателей к виртуальным контейнерам верхнего ранга образуются административные блоки (AU) AU = VC-n + AU-указатель. VC-4 образует блок AU-4 целиком загружающий STM-1. VC-3 образует AU-3. В STM-1 вместо VC-4 можно ввести три AU-3, имеющих собственные указатели и образующие группу AUG. Все AU-указатели занимают фиксированное положение в 4-й строке первых 9 столбцов цикла STM-1.

Аналогичные операции выполняются при объединении сигналов трактов нижнего ранга в тракт верхнего. При этих операциях используются субблоки TU, образуемые добавлением указателей к виртуальным контейнерам TU-n = VC-n + TU-указатель (n = 1,2,3). Один или более субблоков, занимающих определённые фиксированные места в нагрузке вышестоящего VC-n, называются группой субблоков TUG. TUG-3 может содержать один субблок TU-3 или однородные набор из семи TUG-2, а каждая TUG-2 - один TU-2 или однородный набор идентичных TU 12 (три) или TU-11 (четыре). Субблоки побайтно мультиплексируются в цикле группы.

Задание 3

Рассмотрите принцип формирования информационных структур СЦИ.

Тип информационной структуры, согласно варианта, приведён в таблице 4.

Таблица 4. Исходные данные к задаче 3

Решение:

SOH - это заголовок синхронного транспортного модуля 1-го уровня STM-1 (рисунок 5). Он содержит 81 байт и состоит из:

1. Заголовка регенерационной секции RSON, который действует в пределах регенерационной секции, и состоит из 27 байтов - ряды 1-3.

2. Указателя административного блока AU-4 PTR, указывающего начале цикла виртуального контейнера VC-4 в цикле STM -- 1, и состоит из 9 байтов 4-го разряда;

3. Заголовка мультиплексной секции MSOH, который действует в пределах мультиплексной секции, и состоит из 45 байтов - ряды 5-9.

Рисунок 5. Формирование синхронного транспортного модуля STI/M

В 1-ом ряду трёхкратно повторяется цилковый синхросигнал А1 (11110110) и А2 (00101000). Эти шесть байтов не скремблируются, для того, чтобы не нарушать структуру циклового синхросигнала.

Не скремблируются также 8 и 9 байты 1-го ряда, предназначенные для национального использования.

Байт С1 - указывает номер и позицию STM-1 в цикле STM-N.

Байт В1 - передаёт сигналы контроля ошибок (счёт импульсов на чётность) на регенерационной секции методом BIP-8.

Байт Е1 - канал телефонной служебной связи для операторов сети. Скорость 64 кбит/с. Организуется только для STM-1 №1 в STM-N.

Байт F1 - для технического обслуживания сети на регенерационной секции. Организуется только для STM-1 №1 в STM-N.

В 1-ом и 2-ом разрядах передаётся информация об ошибках, обнаруженных методом BIP-8: 0 0 - норма; 0 1 - ошибка выше нормы; 1 0 - нет сигнала или утеря синхронизма; 1 1 -- ошибка в пределах нормы, а разрядах с 3 по 8 - передаются сигналы определения номера регенератора.

Байты D1, D2, D3, со скоростью 64 х 3 = 192 кбит/с, используются для передачи сигналов управления сетью DCC на регенерационной секции DCCr.

Байты, отмеченные знаком X, предназначенные для национального использования.

Три байта В2 - используются для передачи сигналов контроля ошибок (счёт импульсов на чётность) на мультиплексной секции методом BIP - 24.

Байт К1 - для технического обслуживания сети на мультиплексной секции.

Разряды с 1 по 5 - запрос на переключение на резерв.

В разрядах с 6 по 8 - комбинация 1 1 0 передаёт аварийный сигнал FERF (RDI), который формируется при пропадании информационного сигнала или приёме сигнала AIS. Сигнал FERF (RDI) оповещает отправителя об отказе в приёме на дальнем конце.

Байт К2 - для технического обслуживания сети на мультиплексной секции. В разрядах с 1 по 5 - передаётся информация о том оборудовании, на которое будет переключён неисправный тракт. В разрядах с 6 по 8 - комбинацией 1 1 0 передаётся аварийный сигнал AIS.

Байты D4 - D12 со скоростью 64 х 9 = 576 кбит/с используется для передачи сигналов управления сетью на мультиплексной секции DCCm.

Байт S1 -- указывает уровень синхронизации (разряды 5-8).

2-й уровень 0 0 01 ПЭГ (первичный эталонный генератор).

3-й уровень 010 0 ВЗГ-Т (ведомый задающий генератор транзитного узла);

4-й уровень 1 0 0 0 ВЗГ- М (ведомый задающий генератор местного узла);

5-й уровень 1011 ГСЭ (генератор сетевого элемента);

6-й уровень 1111 самый плохой;

0-й уровень не определён.

Байт M1 - передача аварийного сигнала FERE (REI) о числе блоков с ошибками на дальнем конце, контролируемых методом BIP - 24.

Байты Z1, Z2 - резерв.

Список используемой литературы

1. Волоконно - оптические системы передачи. Контрольная работа и методические указания по её выполнению для студентов заочной формы обучения специальности 2005 - «Многоканальные телекоммуникационные системы», Москва, 2006г. - 59 с.

2. Техническое описание СОЛТ - О; 1987 г.

3. Д.т.н. Носов В.И. Цифровые системы передачи. Учебное пособие для студентов СибГУТИ, 2003 г. - 120 с.

Размещено на Allbest.ru