Оборудование сонаправленного стыка ОД-110

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

Аннотация

Введение

1. Цифровые системы передачи информации

1.1 Принципы построения ЦСП

1.2 Структура первичного цифрового сигнала

1.3 Достоинства ЦСП

1.4 Иерархия ЦСП

2. Оборудование гибкого мультиплексирования ОГМ-30Е

2.1 Общее описание

2.2 Структура

2.3 Принцип работы

2.4 Конструктив

2.5 Шина ST-BUS

3. Современные технологии проектирования и производства радиоэлектронной аппаратуры

3.1 Система автоматизированного проектирования Cadense

3.2 Программируемые логические интегральные схемы ALTERA и система автоматизированного проектирования MAX+PLUS II

3.3 Технология поверхностного монтажа

4. Оборудование сонаправленного стыка ОД-110

4.1 Общее описание

4.2 Технические требования к ОСС

4.2.1 Общие требования

4.2.2 Требования к функциональным характеристикам

4.2.3 Требования к электрическим параметрам

4.2.4 Конструктивно-технологические требования

4.3 Выбор варианта проектирования

4.4 Структура ОСС

4.4.1 Структурная схема ОСС

4.4.2 Функциональная схема ОСС

4.4.3 Функциональное описание интерфейса сонаправленного стыка

4.4.4 Функциональное описание линейного интерфейса

4.4.5 Структурная схема ПЛИС

4.4.6 Функциональная схема ПЛИС

4.4.7 Программа для ПЛИС

4.4.8 Моделирование работы ПЛИС

4.5 Принципиальная схема

4.6 Конструктив ОСС

4.7 Расчет надежности

5. Оборудование внешнего стыка ОД-111

5.1 Общее описание

5.2 Технические требования к ОВС

5.2.1 Общие требования

5.2.2 Требования к функциональным характеристикам

5.2.3 Требования к электрическим параметрам

5.2.4 Конструктивно-технологические требования

5.3 Выбор варианта проектирования

5.4 Структура ОВС

5.4.1 Структурная схема ОВС

5.4.2 Функциональная схема ОВС

5.4.3 Функциональное описание циклового формирователя

5.4.4 Функциональное описание линейного интерфейса

5.4.5 Структурная схема ПЛИС

5.4.6 Функциональная схема ПЛИС

5.4.7 Программа для ПЛИС

5.4.8 Моделирование работы ПЛИС

5.5 Принципиальная схема

5.6 Конструктив ОВС

5.7 Расчет надежности

6. Экономическое обоснование проекта

6.1 Ситуация на рынке средств связи

6.2 Обоснование варианта проектирования

6.2.1 Выбор варианта проектирования ОД-110

6.2.2 Выбор варианта проектирования ОД-111

6.3 Расчет стоимости производства плат

6.3.1 Расчет стоимости производства ОД-110

6.3.2 Расчет стоимости производства ОД-111

6.4 Расчет стоимости проектирования

6.4.1 Расчет стоимости проектирования ОД-110

6.4.2 Расчет стоимости проектирования ОД-111

6.5 Расчет стоимости внедрения в производство

7. Охрана труда на производстве

7.1 Организация рабочего места оператора ЭВМ.

7.1.1 Оборудование рабочего места оператора ЭВМ

7.1.2 Вредные факторы в работе

7.1.3 Требования к организации и оборудованию рабочих мест с ВДТ и ПЭВМ

7.1.4 Расчёт освещённости рабочего места

7.2 Организация рабочего места монтажника радиоэлектронных элементов.

7.2.1 Оборудование рабочего места монтажника радиоэлектронных элементов

7.2.2 Вредные факторы в работе

7.2.3 Требования к организации и оборудованию рабочего места монтажника радиоэлектронных элементов

Заключение

Приложения

ANNOTATION

In the this degree project are considered questions of data base communications on telephone networks and is conduct development of data teminate equipment OD-110, OD-111.

Considered general principles of building of digital data transmit systems of issue information, is described their advantages and defects. Brought issue system structure, is in detail considered structure of primary digital signal of electrical communication, hierarchical structure of digital data base communications systems. Touch questions of general development of telecommunications , in particular PDH and SDH.

Brought description of equipping a flexible multiplexing, in which works an equipping a data teminate equipment. Described to functions, executed by OGM , possible variants of using. Reveal its structure. Given bus description ST-BUS.

Given modern design technology and technical base for designing and electronic equipment production, such as CAD "Cadence", PLD "Altera", technology of floor montage. Conduct development of equipping a codirect butting OD-110 and equipping an external butting OD-111. Form technical requirements. Considered different variants of designing. Given full system definition: crude structure, functional scheme, program for PLD, results of modeling. Described конструктив and is conduct calculation of reliability.

6 chapter is kept an economic motivation of project. In he enters a review of market of meanses of communication, calculation of expenseses on the production, designing and introduction in the production.

In 7 chapter are considered separate questions labour protection. In particular, is conduct analysis of conditions of labour of operator PC and adjuster of electronic equipment. On the grounds of results of the analysis and requirements of standards are given recommendations on organizations of working places.

ВВЕДЕНИЕ

Как театр начинается с вешалки, так бизнес начинается с телефона. Деятельность любой организации, будь то гигантских размеров корпорация, небольшой заводик, или фирма из трех человек, немыслима без связи. Успех деятельности любого предприятия зависит от четкой координации действий. А это возможно лишь при наличии хорошо налаженного взаимодействия как с собственными подразделениями, так и с окружающим деловым миром. Успешная деятельность любой фирмы - не только результат работы производственных подразделений (если таковые вообще имеются), но также, а может быть даже в большей степени результат заключения множества договоров, установления соглашений, передачи большого количества команд и распоряжений, получения различной информации по разным каналам. По различным оценкам руководители организаций от 20 до 40 % рабочего времени тратят на телефонные переговоры. Особенно актуален вопрос надежной связи для людей, работающих в сфере торговли ценными бумагами. Они должны быть постоянно в курсе цен и объемах предложения. Для них информация - это все, отсутствие информации равносильно отсутствию кислорода. Известны случаи, когда деятельность всех бирж, множества фирм в городе была парализована из-за аварии в городской системе электроснабжения, в результате которой многие районы и АТС в них остались без электричества.

В современном мире в эпоху компьютеризации общества особое значение приобретает передача данных и различные услуги, предоставляемые с ее помощью. Все более активную роль играют телематические службы (ТМСл), представляющие собой взаимоувязанную совокупность сетей и служб электросвязи, средств вычислительной техники, информационных ресурсов и бытовой электронной техники. Услугами различных ТМСл все шире пользуются отрасли народного хозяйства, наука, медицина, управление, торговля, банки, биржи и т.п. ТМСл активно входят в повседневную жизнь общества как средства досуга , обучения и профессиональной деятельности. К числу наиболее популярных услуг ТМСл относятся электронная почта ( в 98 % служб), аудиоконференции - 82 %, факсимильная - 70 %, электронная доска объявлений - 52 % . Из услуг службы передачи данных следует отметить передачу двоичных и текстовых файлов ( документооборот ) и взаимодействие с базами данных ( БД ). Крупнейшими службами общего пользования России являются Инфотел, Роснет, Роспак, Спринт, Релком, охватывающие от нескольких десятков до сотен городов страны с числом пользователей от 1000 до 20000. Особое место занимает международная сеть Интернет с числом пользователей в России порядка 20000, предоставляющая многие виды услуг и в первую очередь услугу доступа к БД. Потребность в передаче данных и ТМСл в настоящее время имеется у 80…90 % организаций и предприятий. Основная их часть удовлетворяется путем передачи данных по телефонным сетям сетям общего пользования, часть - по арендованным каналам. ТМСл получили столь быстрое развитие во многом благодаря использованию новых технологий. Наиболее популярной технологией ТМСл в последние годы стала технология мультимедиа. Интерес к ней обусловлен ограниченной информативностью телефонной передачи по сравнению с непосредственным общением людей. Как показали исследования, телефонная передача обеспечивает получение менее половины информации, получаемой при непосредственном общении. Поэтому речевая передача должна быть дополнена передачей подвижных изображений. В технике электросвязи понятие мультимедиа относят к службам, которые передают звук, неподвижные ( в том числе текст ) и подвижные изображения от одного источника информации. Для высококачественной передачи мультимедиа используются в основном высокоскоростные сети ПД, реализующие каналы со скоростью передачи 2048 кбит/с и выше. Однако, если не предъявлять к качеству изображения и звука особенно высоких требований, то можно ограничиться использованием цифровых каналов 64 кбит/с и даже аналоговых телефонных каналов. Наибольшее развитие технология мультимедиа получила в Интернет. При этом для полноценной передачи речи, музыки, цветных виедофильмов используется широкополосные каналы (скорости несколько десятков Мбит/с). Еще одной новой технологией, получившей в последние годы широкую известность, является гипермедиа или нелинейная навигация. Принцип гипермедиа заключается в произвольном доступе к данным, позволяющем на основе перекрестных ссылок и связей делать переходы к блокам данных из различных массивов, а затем возвращаться на прежнее место. На основе технологии гипермедиа создается международная сеть, получившая название World Wide Web, сокращенно WWW, представляющая собой распределенную базу данных, доступ к которой имеет широкий круг пользователей. В настоящее время WWW является самым распространенным в Интернет источником текущей информации. Одной из наиболее заманчивых особенностей технологии WWW является наличие у пользователей сети возможности создания собственных БД и “выпуска” собственных материалов, к которым имеется доступ для мирового сообщества. Данные, которые по мнению пользователя должны стать общедоступными, помещаются в ПК, называемый Web-сервером. Пользователь, которому эти данные необходимы, осуществляет их поиск и просмотр со своего компьютера, подключенного через сеть к серверу, с помощью специальной программы, построенной на принципах гипермедиа.

Таким образом, вопрос развития и совершенствования техники электросвязи, как базы для реализации вышеописанных технологий, создания аппаратуры передачи данных является весьма актуальным. В данном дипломном проекте исследованы различные стороны этого вопроса, в том числе проведена разработка “оборудования окончания данных” ОД-110, ОД-111, выполняющего функции приема/передачи данных формата “сонаправленный стык” (Рек.G.703) по телефонной сети в первичном групповом сигнале (Рек.G.704). ОД-110, ОД-111 предназначены для работы в составе оборудования гибкого мультиплексирования ОГМ-30Е.

1. ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ

1.1 Принципы построения систем передачи

Любая информация передается через физическую среду с помощью технических устройств. Такой средой могут быть кабель, радиорелейные линии, оптический кабель, воздушные линии и др. Наибольшее распространение получили кабельные и радиорелейные линии, а в последнее время начал использоваться оптический кабель.

Относительно высокая стоимость линейных сооружений и кабеля обусловливает необходимость их наиболее эффективного использования, что осуществляется с помощью систем передачи. Они обеспечивают высококачественную и надежную передачу по одной цепи большого числа однородных или разнородных (телефонных, телеграфных, факсимильных и измерительных сигналов, текстов центральных газет, сигналов дискретной информации телеуправления ёё в автоматизированных системах управления ). Вопрос создания и совершенствования высокоэффективных систем передачи является на данный момент весьма актуальным. Использование методов многоканальной электросвязи при построении систем передачи позволяет организовать большое число одновременно действующих каналов передачи, практически независимых друг от друга, по которым можно передавать информацию самого различного вида. Суть этих методов состоит в том, что сообщения от различных источников информации объединяются, образуя групповой сигнал, который передается по линии связи [ 5 ]. В приемнике групповой сигнал разделяется на индивидуальные, поступающие к получателям сообщений.

В настоящее время в технике телефонной связи широко применяется многоканальная аппаратура, основанная на разделении абонентских сигналов по частотному и временному признаку [ 6 ]. При частотном разделении каждому каналу системы предоставляется определенный участок частотного диапазона, по ширине равный полосе частот абонентского сигнала или превышающий ее. По линии связи все разнесенные по частоте абонентские сигналы передаются одновременно. Системы, использующие принцип одновременной передачи сигналов, занимающих не перекрывающиеся полосы частот, получили название систем частотного уплотнения, или систем с частотным делением каналов ( системы ЧД ).

В многоканальных системах с временным делением каналов ( системы ВД ) осуществляется поочередная передача сигналов по линии связи от различных источников сообщений. Полоса частот линейного тракта во время передачи сигналов каждого источника используется полностью.

Сообщения, для передачи которых предназначены системы связи, по своей структуре делятся на непрерывные и дискретные. К непрерывным относятся, например, речевые, музыкальные, телевизионные и некоторые другие сообщения. Сигналы, соответствующие непрерывным сообщениям, характеризуются бесчисленным и несчетным множеством своих возможных значений. В отличие от непрерывных, дискретными называют такие сообщения, множество различных значений которых конечно или, по крайней мере, счетно. Примерами дискретных сообщений служат буквенные и цифровые тексты, данные телеконтроля и т. д.

Передача информации всегда осуществляется с помощью модуляции, т. е. путем управления одним или несколькими параметрами переносчика информации в соответствии с передаваемым сообщением. Переносчик информации может быть непрерывным во времени ( например, гармонические колебания несущей частоты ) или прерывистыми ( например, последовательность импульсов ).

Если переносчик информации непрерывен во времени, а его модулируемый параметр также изменяется непрерывно в соответствии с характером передаваемого сообщения, то такой метод модуляции называют аналоговым, а системы передачи непрерывных сообщений - аналоговыми.

Если система передачи использует прерывистый переносчик информации (импульсную несущую ), а его модулируемый параметр меняется непрерывно, то ее называют импульсно-аналоговой. Например, в системах с амплитудно-импульсной модуляцией ( АИМ ) амплитуда импульсов изменяется непрерывно в соответствии с изменением модулирующего воздействия.

В последнее время для передачи непрерывных сообщений широко используется метод импульсно-кодовой модуляции ( ИКМ ) [ 4 ]. Речевые и другие непрерывные сигналы в аппаратуре с ИКМ преобразуются в дискретные. Во-первых, осуществляется дискретизация сигналов по времени, т. е. непрерывный сигнал заменяется совокупностью его дискретных отсчетов. Во-вторых непрерывное множество значений сигнала заменяется дискретным множеством значений, разрешенных для передачи. Эта операция называется квантованием или дискретизацией по уровню, а разрешенные значения сигнала - уровнями квантования. В-третьих, полученные уровни квантования кодируются. Под кодированием понимается процесс преобразования квантованных по уровню отсчетов сигнала в последовательность кодовых групп. Кодовая группа представляет собой совокупность импульсных посылок, выражающих некоторое число, например порядковый номер уровня квантования, в определенной системе счисления ( чаще всего - в двоичной системе ). Закон, по которому осуществляется кодирование, называется цифровым кодом. Таким образом, в системах связи с ИКМ непрерывный сигнал источника информации для передачи по линии связи преобразуется в цифровую последовательность. На приемной станции производится обратное цифро-аналоговое преобразование сигналов ( декодирование ). Систему связи с ИКМ можно назвать цифровой системой передачи непрерывных сообщений.

Аппаратура цифровых систем передачи состоит из оборудования формирования и приема цифровых сигналов, а также аппаратуры линейного тракта. Цифровой сигнал формируется в оконечном оборудовании куда, поступают аналоговые и цифровые сигналы. В зависимости от вида сигнала в оконечное оборудование устанавливается аппаратура, осуществляющая АЦП либо ЦАП. Структура ЦСП приведена на Рис. 1.1.

Рис. 1.1. Структура ЦСП.

Аналоговые сигналы преобразуются в цифровые в оконечном оборудовании ОК. На выходе ОК формируется цифровой поток для включения в первичный цифровой сигнал. В оборудовании временного группообразования ОВГ формируется первичный цифровой сигнал.

Современные цифровые системы связи позволяют производить обработку потоков данных в различных узлах сетей связи (гибкие мультиплексоры). Существует три основных способа применения гибких мультиплексоров: транс-мультиплексор, drop-insert- мультиплексор и оконечный мультиплексор.

Транс-мультиплексор представляет собой устройство, предназначенное для перераспределения цифровых каналов нижней ступени иерархии между двумя потоками верхней ступени иерархии. Например, выделить из потока 2048 кбит/с поток 64 кбит/с и включить его в другой поток 2048 кбит/с (Рис. 1.2).

Рис. 1.2. Транс-мультиплексор.

Drop-insert- мультиплексор позволяет осуществлять ввод/вывод отдельных каналов передачи данных в/из группового сигнала на промежуточных пунктах линии передачи, а не в узлах сети связи. В буквальном переводе “режим разделения-сборки”. (Рис. 1.3.)

Рис. 1.3. Drop-insert- мультиплексор

цифровой сигнал внешний стык

Оконечный мультиплексор предназначен для выполнения функций индивидуального и группового оборудования (аналого-цифрового/цифро-аналогового преобразования, кодирования/декодирования и формирования/разделения группового сигнала) (Рис. 1.4.). Эта аппаратура может также использоваться в качестве каналообразующей для цифровых систем передачи более высоких порядков.

Рис. 1.4. Оконечный мультиплексор

В системах с ИКМ, как и в других системах связи, возможно использование различных способов разделения канальных сигналов. Наибольшее развитие на практике получили системы ВД-ИКМ и ЧД-ИКМ. В системах ВД-ИКМ операциям дискретизации по времени, квантования по уровню и кодирования подвергаются поочередно сигналы каждого из каналов. Кодовые группы отдельных каналов также передаются поочередно, в разные промежутки времени. В системах ЧД-ИКМ операциям дискретизации, квантования и кодирования подвергается групповой телефонный сигнал, сформированный из канальных сигналов по принципу частотного уплотнения. Кодовые группы в этом случае также следуют поочередно друг за другом, но они соответствуют отсчетам группового телефонного сигнала. После декодирования цифрового сигнала и демодуляции здесь необходимо разделить канальные сигналы по частоте.

Важнейшим преимуществом цифровых систем передачи является их высокая помехоустойчивость, связанная с цифровым представлением аналоговых сигналов. Устройства регистрации цифровых сигналов достаточно просты, что обеспечивает возможность частой расстановки регенеративных ( восстанавливающих сигнал ) пунктов вдоль линии связи. Регенерация позволяет “очистить” цифровой сигнал от воздействовавших на него помех и искажений, благодаря чему появляется возможность использования существующих линий связи без предъявления к их электрическим характеристикам таких жестких требований, какие необходимы для работы аналоговых систем.

Временное группообразование. Временным группообразованием [ 3 ] называется процесс, при котором цифровые сигналы объединяются в составной сигнал с соответственно большей скоростью передачи, а на приемном конце составной сигнал разделяется на составляющие.

Существуют три способа объединения цифровых сигналов, представляющих двоичную последовательность: чередование символов ( посимвольное объединение ), канальных временных интервалов и циклов. Наибольший интерес представляют первые два способа.

Посимвольное объединение, при котором объединяются поочередно символы каждого канала, имеет ряд преимуществ: структура ступени ВГ высшего порядка не зависит от структуры цикла ступени ВГ низшего порядка, равномерно распределены информационные символы в цикле составного цифрового сигнала.

При чередовании канальных интервалов объединяются группы символов каждого канала поочередно. Разделение составного сигнала на составляющие, строго соответствующие исходным каналам, обеспечивается при условии синхронной работы передающей и приемной аппаратуры временного группообразования. Выполнение условий синхронной работы обеспечивается выделением тактовой частоты в приемной аппаратуре и цикловой синхронизацией.

Цикл состоит из определенного числа временных интервалов составного цифрового сигнала и фиксированной цифровой последовательности, которая называется синхросигналом. Благодаря определенной комбинации символов синхросигнала последний опознается в приемном оборудовании. Потеря синхросигнала из-за помех и неисправностей в системе передачи приводит к выходу из циклового синхронизма, из-за чего, в свою очередь, нарушается процесс разделения составного сигнала и появляются ошибки в тракте. Одновременно может “разрушиться” цикловая синхронизация объединяемых потоков. Время восстановления синхронизации или вхождения в цикловой синхронизм является важным критерием оборудования временного группообразования. Время восстановления циклового синхронизма в оборудовании временного группообразования высшего порядка меньше, чем в оборудовании низших порядков, что и обеспечивает их независимую работу.

Рассмотренные способы посимвольного объединения и чередования канальных интервалов являются синхронными методами временного группообразования. Основным недостатком синхронного группообразования является необходимость синхронизации объединенных потоков в аппаратуре временного группообразования. Другим методом объединения цифровых потоков является асинхронное временное группообразование, при котором объединение происходит с помощью выравнивания скоростей цифровых потоков. Поскольку скорость входных цифровых потоков, подлежащих объединению меняется, ее следует привести к некоторой опорной скорости, вставляя выравнивающие символы. В том случае, когда скорость входного потока превышает опорную, удаляется информационный символ. Информация о выравнивании скоростей передается в приемное устройство, которое производит обратное преобразование.

1.2 Структура первичного цифрового группового сигнала

В ЦСП используется объединение цифровых сигналов в первичный цифровой групповой поток. Первичный цифровой групповой сигнал состоит из 32 временных канальных интервалов ( КИ ). Циклы делятся на четные и нечетные. Каждый канальный интервал состоит из 8 бит. Сверхцикл состоит из 16 циклов. Структура первичного цифрового группового сигнала показана на рис. 1.5.

Рис. 1.5. Структура первичного цифрового группового сигнала.

Цикловый синхросигнал передается в КИ0 через 1 цикл. Структура КИ0 приведена в Табл. 1.1.

Структура КИ0 Табл. 1.1.

Х1 - бит, зарезервированный для международного использования, если не используется принимает значение 1.

Х2 - бит, зарезервированный для международного использования, если не используется принимает значение 1. При включении процедуры CRC-4 используется для сообщения ошибки CRC-4 с дальнего конца.

Y - биты, зарезервированные для национального использования, если не используются принимают значение 1.А - бит (значение 1) аварийного сигнала “ИЗВЕЩЕНИЕ” с дальнего конца.

Сверхцикл состоит из 16 циклов. В цикле 0 передается сверхцикловый синхросигнал. Структура сверхцикла приведена в Табл. 1.2.

Табл. 1.2.

Структура сверхцикла

Y - зарезервированные биты, если не используются принимают значение 1.

А - бит (значение 1) аварийного сигнала “ИЗВЕЩЕНИЕ” с дальнего конца.

а1 - сигнальный бит первого телефонного канала в первом сигнальном канале.

b1 - сигнальный бит первого телефонного канала во втором сигнальном канале.

а15 - сигнальный бит 15-го телефонного канала в первом сигнальном канале.

b15 - сигнальный бит 15-го телефонного канала во втором сигнальном канале.

а16 - сигнальный бит 16-го телефонного канала в первом сигнальном канале.

b16 - сигнальный бит 16-го телефонного канала во втором сигнальном канале.

а30 - сигнальный бит 30-го телефонного канала в первом сигнальном канале.

b30 - сигнальный бит 30-го телефонного канала во втором сигнальном канале.

1.3 Достоинства цифровых систем передачи

Достоинства цифровых систем передачи [ 4 ] по сравнению с аналоговыми заключаются в следующем:

Качество передачи сигналов не зависит от длины линии, так как помехи не накапливаются вдоль линии. Основным источником помех является оконечное оборудование, в котором аналоговый сигнал преобразуется в цифровой ( поскольку появляются помехи квантования ). Отсутствует влияние загрузки многоканальным сигналом системы передачи в целом на параметры отдельного канала.

Высокая пропускная способность при передаче различных сигналов в цифровой форме.

Сигналы всех видов информации - телефонной, передачи данных, видеотелефонной, телевидения - имеют единую цифровую форму, что позволяет использовать единые средства передачи и коммутации каналов и трактов и повышает экономическую эффективность сетей.

Цифровые системы обладают высокими технико-экономическими показателями благодаря особенностям изготовления, настройки и эксплуатации.

Высокая помехоустойчивость систем позволяет использовать кабели с низким значением защищенности между параллельными цепями.

Использование на сети систем передачи с очень большой пропускной способностью.

Организация транзита и выделения сигналов в цифровых системах передачи значительно проще по сравнению с аналоговыми системами и не требует специального оборудования.

1.4 Иерархия цифровых систем передачи

Структура первичной сети предопределяет объединение и разделение потоков передаваемой информации, поэтому используемые на ней системы передачи строятся по иерархическому принципу [ 7]. Применительно к цифровым системам этот принцип заключается в том, что число каналов ЦСП, соответствующей данной ступени иерархии, больше числа каналов ЦСП предыдущей ступени ЦСП в целое число раз. Система передачи, соответствующая первой ступени, называется первичной; в этой ЦСП осуществляется прямое преобразование относительно небольшого числа первичных сигналов в первичный цифровой поток. Системы передачи второй ступени иерархии объединяют определенное число первичных потоков во вторичный цифровой поток и т.д. Таким образом, если на данной станции первичной сети необходимо установить ЦСП с ИКМ с относительно небольшим числом каналов, на ней устанавливают аппаратуру соответствующего числа первичных, вторичных и т.д. цифровых систем передачи. Таким способом строятся ЦСП с временным группообразованием. Эти системы помимо обеспечения потребностей сети позволяют использовать на первой ступени групповые кодеки с приемлемыми скоростями работы.

Системы передачи с ЧРК также строятся по иерархическому принципу, но в отличие от ЦСП с ИКМ для них ступенями иерархии являются не сами системы передачи, а типовые группы каналов. Системы передачи проектируются на числа каналов, кратные типовым группам.

В рекомендациях МККТТ представлено несколько типов иерархий ЦСП с ИКМ : европейская, североамериканская и японская. К 1990 г. МККТТ разработал рекомендации по единой синхронной цифровой иерархии (SDH), позволяющей объединять цифровые потоки, образованные системами передачи, входящими в любую существующую иерархию.

Параметры цифровых потоков, получаемых на тех или иных ступенях иерархии, должны соответствовать рекомендациям МККТТ. Это позволяет унифицировать оборудование первичной сети и облегчает организацию международных связей.

Скорости цифровых потоков одной и той же ступени иерархии, на образуемых ЦСП, расположенными на различных станциях сети, могут несколько отличаться друг от друга в пределах допустимой нестабильности задающих генераторов. Это требует принятия специальных мер про объединении потоков в поток более высокой ступени иерархии, что заметно усложняет эксплуатацию первичной сети связи в целом и снижает ее качественные показатели. Системы иерархии, где объединяются потоки с небольшими расхождениями скоростей, называются плезиохронными (PDH). Если же обеспечить синхронность объединяемых потоков, то резко упрощается техника их объединения и разделения. Кроме того, обеспечивается прямой доступ к компонентам составляющих потоков без разделения общего, а также появляются заметные преимущества эксплуатации и технического обслуживания сети связи.

В разработанной системе синхронной цифровой иерархии скорость передачи на первой ступени установлена равной 155520 кбит/с, что выше верхней скорости европейской PDH (139264 кбит/с).Установлены также скорости высшишх ступеней : второй - 155520 х 4 = 622080 кбит/с и третьей - 622080 х 4 = 2483200 кбит/с. Кроме того, рассматривается вопрос об установлении скоростей передачи ниже первой ступени, что позволит получить преимущества SDH на современных спутниковых и радиорелейных линиях связи, где скорости цифровых потоков обычно не превышают 60 Мбит/с.

2. ОБОРУДОВАНИЕ ГИБКОГО МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЯ ОГМ - 30Е

2.1 Общее описание

Блок ОГМ - 30Е предназначен для работы в телефонной сети и в зависимости от установленного аппаратного и программного обеспечения может работать в различных режимах :

оборудование, используемое для перераспределения основных цифровых каналов 64 кбит/с между 4 первичными сигналами электросвязи 2048 кбит/с со структурой цикла, соответствующей рекомендациям МСЭ G.703 (транс-мультиплексор);

оконечное оборудование для телефонных каналов и каналов передачи данных ;

оборудование для ввода/вывода телефонных каналов и каналов передачи данных на промежуточных пунктах (drop-insert);

оконечное оборудование используемое для согласования цифровых электронных АТС с аналоговыми АТС.

ОГМ - 30Е обеспечивает автоматический контроль функционирования и обнаружение неисправностей с помощью оборудования КС.

Формат данных потока 2048 кбит/с соответствует Рек. G.704 МСЭ-Т, цифрового потока “сонаправленный стык” 64кбит/с -, преобразование аналогового телефонного сигнала в цифровой согласно Рек. G.711 МСЭ-Т. Общие вопросы функционирования - Рек. G.732 МСЭ-Т.

2.2 Структура ОГМ

Структурная схема блока ОГМ-30Е приведена на Рис. 2.1.

(Пример приведен для функционального назначения ОГМ-30Е как оконечного оборудования)

Блок содержит следующие основные составные части:

1) ЦП-110 - плата центрального процессора и цифровых переключателей, предназначена для перераспределения основных цифровых каналов (ОЦК) 64 Кбит/с между первичными сигналами 2048 Кбит/с, анализа и обработки поступающей в КИ16 информации о сигнальных каналах.

2) КС-110 - плата контроля и сигнализации, предназначена для автоматического контроля работоспособности плат блока ОГМ-30Е и передачу аварийных сигналов при нарушениях в работе блока в ЦП. При установке в ОГМ-30Е платы КС-111 вместо платы КС-110 возможен автономный контроль ОГМ-30Е со светодиодной индикацией состояния блока.

3) ОД-111 - плата внешнего стыка, предназначена для приема и передачи 1-2 первичных цифровых групповых сигналов 2048 Кбит/с.

4) ОД-110 - плата передачи данных по сонаправленному стыку. Плата производит выделение цифрового канала из первичного группового сигнала 2048 кбит/с стандарта G.703 и передачу его по сонаправленному стыку, а также прием данных по сонаправленному стыку и включение их в один из каналов группового сигнала 2048 кбит/с.

5) ПН-110 - плата преобразователей напряжения, обеспечивает стабилизированным напряжением плюс 5 В, минус 5 В платы, устанавливаемые в блок ОГМ-30Е.

Кроме того, в блок ОГМ-30Е может устанавливаться следующее оборудование :

ОК-110 - плата окончаний канальных, предназначена для кодирования и декодирования аналоговых сигналов тональной частоты и обеспечения необходимых входных и выходных уровней аналоговых сигналов в 2-х или 4-х проводном режиме, а также для организации стыков сигнальных каналов.

ЦФ-110 - плата цифровых фильтров определяет наличие сигнальных частот в любом канале ОЦК. Плата производит предварительный анализ выделенных частот в каждом канале ТЧ и информацию о них передает в плату ЦП-110.

Вариант применения ОГМ в качестве drop-insert мультиплексора приведен на Рис. 2.2.

Рис. 2.2. Применение ОГМ-30Е в качестве drop-insert-мультиплексора.



Рис.2.3. Применение ОГМ-30Е в качестве переключателя цифровых каналов 64 кбит/с.

Возможный вариант применения блока ОГМ-30Е в качестве оконечного мультиплексора каналов передачи данных показан на Рис. 2.4.



Рис.2.4. Вариант применения блока ОГМ-30Е в качестве оконечного мультиплексора

2.3 Принцип работы блока ОГМ

Первичные цифровые групповые сигналы 2048 Кбит/с поступают на плату ОД-111, где происходит преобразование квазитроичных сигналов в униполярный двоичный код, HDB3 -AMI декодирование, выделение тактовой частоты 2048 кГц и преобразование скоростей входных цифровых сигналов 2048 Кбит/с к скорости работы внутренних электронных коммутаторов, расположенных в плате ЦП-110. ОД-110 передаёт в плату ЦП-110 преобразованный принимаемый поток 2 Мбит/с по двум последовательным шинам BSR и BDR. Шина BDR несёт информацию, содержащуюся во всех канальных интервалах принимаемого потока, кроме 16-го; шина BSR - информацию 16-го КИ и служебную информацию.

Передача осуществляется аналогично. Плата ОД-111 принимает последовательные потоки от платы ЦП-110: данных - BDT, сигналов управления - BSR, формирует групповой поток 2048 Кбит/с, осуществляет кодирование и преобразует биполярные сигналы в квазитроичные для передачи в линию связи.

В плате ЦП-110 находится управляемый напряжением генератор 8192 кГц, от которого плата вырабатываются все необходимые тактовые последовательности для работы блока ОГМ-30Е : сигнал синхронизации F0, тактовые частоты F2M и F4M ( рис. 2.5. ).

Рис. 2.5. Диаграммы частот генератора ОГМ-30Е.

Информация о работоспособности платы ОД-111, а также о состоянии входных потоков 2048 Кбит/с и внешнего сигнала синхронизации передаётся от ОД-111 по последовательной шине контроля CTRLI к плате КС-110 для последующей обработки и индикации аварийных состояний.

Одна плата ОД-111 осуществляет прием - передачу 2-х цифровых потоков 2048 Кбит/с. При необходимости обработки 3-х,4-х потоков 2048 Кбит/с устанавливаются две платы ОД-111.

Плата ЦП-110 осуществляет цифровую обработку и контроль принимаемых потоков 2048 Кбит/с, обработку и преобразование по заданной программе поступающей информации о сигнальных каналах, перераспределение основных цифровых каналов (ОЦК) 64 Кбит/с между первичными сигналами 2048 Кбит/с и последовательными шинами групповых сигналов плат ОК-110.

Плата может производить переключение до 120 основных цифровых каналов 64 Кбит/c поступающих в составе 4-х первичных цифровых групповых сигналах 2048 Кбит/с

Работая от внутреннего генератора, плата ЦП-110 синхронно обрабатывает последовательные шины от ОД-111: BDR1, BSR1 и передает в плату ОД-111 потоки BDT1, BST1. (Для 2-го потока: BDR2, BSR2, BDT2, BST2 и т. д.).

Для обмена данными с платами ОД-110, плата ЦП-110 формирует последовательные шины: BDI - приём информации ОЦК от плат ОД-110, BDI - передача информации ОЦК в платы ОД-110, ВSI - прием информации сигнальных каналов от плат ОД-110, ВSO - передача информации сигнальных каналов в платы ОД-110.

Плата ЦП-110 имеет стык RS-232 с персональным компьютером типа IBM РС для загрузки выполняемой программы, изменения программы обработки и коммутации сигналов, изменения конфигурации блока ОГМ-30Е, а также для тестирования блока и оперативного контроля за состоянием каналов.

Информация о состоянии входных цифровых групповых сигналов 2048 Кбит/с и всех обрабатываемых каналах, а также о работоспособности платы передаётся от ЦП-110 по последовательной шине CTRL к плате КС-110 для последующей обработки и сигнализации.

При использовании ОГМ для коммутации телефонных каналов в каракас устанавливаются платы канальных окончаний ОК-110. При необходимости приема и обработки поступающих по каналам ТЧ сигнальных частот, для совместной работы с платой ЦП-110 в блок ОГМ-30Е устанавливается плата цифровых фильтров ЦФ-110. Плата ЦФ-110 определяет наличие сигнальных частот в любом канале ОЦК, производит предварительный анализ выделенных частот в каждом канале.

Плата контроля и сигнализации КС-110 осуществляет контроль за исправностью плат блока ОГМ-30Е, анализируя данные шины CTRL линии INTER.

Плата питания ПН-110 осуществляет преобразование напряжения батареи -60В в напряжения +5В для питания всех плат блока ОГМ-30Е.

2.4 Описание конструктива

Конструктивно блок ОГМ-30E представляет собой однорядный съемный каркас евростандарта 19 дюймов.

В каркасе блока ОГМ-30Е устанавливаются съёмные платы, подключаемые к кросс-плате с помощью разъёмов.

Платы устанавливаются в каркас на места, обозначенные на фиксирующей планке, в соответствии с тех. паспортом на изделие.

Подключение блока ОГМ-30Е к внешним устройствам производится через разъемы, установленные на лицевой стороне соответствующих плат.

Блок ОГМ-30Е предназначен для работы в помещениях в условиях:

- температура окружающего воздуха от 5° С до 4О° С;

- относительная влажность воздуха до 90 % при температуре 30° С;

- атмосферное давление не ниже 60 КПА (450 мм рт. ст.).

Блок ОГМ-30Е сохраняет свои параметры после пребывания при температуре минус 50° С и плюс 50° С.

2.5 Шина ST-BUS

Все цифровые системы передачи должны осуществлять прием и передачу в соответствии с требованиями МККТТ, чтобы не возникало проблем их стыковки между собой. Однако при обработке группового сигнала непосредственно в самом оборудовании структура первичного цифрового группового сигнала подвергается преобразованию для облегчения обработки. Структура «внутреннего» группового сигнала может быть различной в разных устройствах, в зависимости от используемой элементной базы. В блоке ОГМ используются микросхемы фирмы «MITEL», работающие с потоком ST-BUS. Преобразование первичного группового потока в поток ST-BUS осуществляется в микросхеме МТ9079 фирмы «MITEL» в плате внешнего стыка.

На выходе приемной части приемопередатчика МТ9079 формируются сигналы BDR1 и BSR1. Структура сигналов показана на Рис. .

Рис. 2.6. Структура сигналов на выходе приемной части приемопередатчика.

Каждый сигнал состоит из 32 временных интервалов ( ВИ ), которые составляют 1 цикл. Каждый временной интервал состоит из 8 бит.

В сигнале BDR1 каждый временной интервал ( ВИ ) содержит информацию соответствующую информации в канальном интервале ( КИ ) того же порядкового номера в первичном цифровом групповом сигнале.

В сигнале BSR1 содержится информация сверхцикла, т.е. КИ16 и служебная информация в служебных словах S1, S2, S3, S4. Соответствие между структурой сигнала BSR1 и структурой первичного цифрового группового сигнала ( цикл, КИ ) приведено в Табл. 2.1.

Табл. 2.1.

Электрические параметры сигналов соответствуют МОП-уровням. Скорость передачи сигналов равняется 2048 кбит/с. Приемопередатчик имеет эластичную память, которая позволяет синхронизировать все выходные сигналы от одной частоты 2048 кГц (сигнал F2M). F0 - метка начала сверхцикла, устанавливает приемопередатчик в синхронизм. Временные диаграммы сигналов показаны на Рис. 2.7.

На передающую часть приемопередатчика поступают сигналы BDT1, BST1, по кроссплате блока ОГМ.

Структура сигналов BDT1, BST1 не отличается от структуры сигналов BDR1 и BSR1.

Информация из ВИ сигнала BDT1 транслируется в соответствующий КИ первичного цифрового группового сигнала.

Рис. 2.7. Временные диаграммы сигналов приемной части приемопередатчика.

3. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПРОИЗВОДСТВА РЭА

3.1 Система автоматизированного проектирования Cadence

Последние десятилетия характеризуются бурным развитием электроники. Она проникла во все сферы жизнедеятельности человека. Сложность электронных устройств возрастет быстрыми темпами. Благодаря достижениям в современных технологиях производства электронных изделий достигнута очень высокая степень миниатюризации. Поэтому при разработке радиоэлектронной аппаратуры на современном базисе сейчас практически невозможно обойтись без мощных систем автоматизированного проектирования. Одной из наиболее продвинутых и пользующихся популярностью является САПР фирмы Cadence Systems Inc. Cadence Systems Inc. является мировым лидером в разработке т.н. EDA-систем (Electronic Design Automatization) - САПР для электронных систем. Cadence - система комплексной автоматизации процесса проектирования. Она включает в себя несколько взаимосвязанных и взаимодействующих модулей.

Cadence позволяет проводить :

моделирование работы аналоговых устройств,

моделирование работы цифровых устройств,

моделирование работы смешанных устройств,

физическое моделирование,

размещение компонентов (в ручном, и автоматическом режимах)

трассировку печатных проводников (в ручном, и автоматическом режимах)

температурный анализ при размещении элементов на плате ( для обеспечения нормальных тепловых режимов работы ).

анализ шумовых характеристик схемы

выпуск конструкторской документации ( чертежей принципиальных схем, печатных плат, сборочных чертежей и т.д.)

Cadence дает возможность не только разработать печатную плату, но и по результатам физического моделирования откорректировать схему.

3.2 Программируемые логические интегральные схемы фирмы ALTERA и система автоматизированного проектирования MAX+PLUS II

Программируемые логические интегральные схемы ( ПЛИС ), а в зарубежной литературе именуемые PLD ( programmable logic devices ), - это полу заказные цифровые БИС, которые благодаря архитектурным и технологическим особенностям можно разрабатывать и изготовлять без специализированного технического оборудования. ПЛИС появились на мировом рынке в середине 80-х гг. И сразу получили широкое распространение, переместив процесс создания специализированной БИС с завода на рабочее место проектировщика. Цикл разработки БИС сократился до нескольких часов, и значительно уменьшились соответствующие затраты.

С начала 90-х гг. наибольшим спросом пользуются ПЛИС , обладающие :

высокой логической интеграцией на основе технологий КМОП;

быстродействием до 80 -100 МГц и выше;

возможностью программирования ( загрузки внутренней конфигурации ) без программатора.

Всем этим требованиям соответствуют ПЛИС фирмы ALTERA ( США ) - мирового лидера в области ПЛИС. В настоящее время ALTERA выпускает семь семейств ПЛИС различной архитектуры [ 14 ].

В России наиболее известны ПЛИС классического ( Classic ) семейства, некоторое время выпускаемые компанией INTEL. Основными преимуществами этих микросхем являются простота, низкая стоимость, удобные для монтажа DIP- корпуса, микропотребление энергии в статическом режиме и возможность поддержки отечественными средствами ( САПР “ФОРС+” , программаторы “Блиц”, ”Стерх”, ”Форсис” ). ПЛИС ЕР220 заменяет любую микросхему серии 1556 ( ХП4, ХП6, ХП8, ХЛ8 ) .

Все ПЛИС изготавливаются по технологии КМОП с ультрафиолетовым стиранием ( EPROM ), обеспечивающей следующие параметры энергопотребления:

в статическом режиме - 10-30 мкА;

на частоте 1 МГц - 2-8 мА;

при увеличении тактовой частоты - 1 мА/МГц.

Для снижения цены на 30-40% при серийном производстве изделий все ПЛИС также выпускаются в пластмассовых корпусах ( DIP и PLCC ) с однократным программированием.

Недостатками ПЛИС классического семейства являются относительно невысокая степень интеграции и некоторые особенности архитектуры: отсутствие у триггеров входа установки в “1” ( SET ), блокирование контактов при реализации внутренних элементов памяти.

Этих недостатков полностью лишены ПЛИС семейств MAX7000 и FLASHlogic, которые имеют матричную архитектуру, т.е. содержат программируемые матрицы логических вентилей “И”, ”ИЛИ” и триггеры.

Семейство MAX7000 состоит из семи микросхем со степенью интеграции от 1200 до 10000 эквивалентных логических вентилей, содержащих от 32 ( EPM7032 ) до 256 ( EPM 7256 ) триггеров.

Дополнительно выпускается ПЛИС EPM7032V - функциональный аналог микросхемы EPM7032 с напряжением питания 3,3 В.

ПЛИС семейства MAX7000 изготавливаются по технологии КМОП с электрическим стиранием ( EEPROM ). Они обеспечивают:

минимальную задержку распространения сигнала от входа до выхода 5 нс.;

максимальную тактовую частоту 190 МГц;

до 100 циклов программирования/стирания.

ПЛИС семейства MAX7000 имеют гибкую архитектуру. Их макроячейки содержат по две независимые линии обратной связи; с триггера и с контакта. Это позволяет использовать триггер в качестве внутреннего регистра, а контакт одновременно - как входной порт. Дополнительными ресурсами ПЛИС являются термы расширения ( expander terms ) - конъюнкторы, инверсные выходы которых образуют обратные связи с матрицей элементов “И”. Термы позволяют формировать управляющие сигналы ( например, CLK, SET, RESET ) без затрат макроячеек. В результате перераспределения термов между макроячейками число входов элементов “ИЛИ” может быть увеличено до 32.

Каждая макроячейка имеет индивидуальный турбо бит, программирование которого позволяет уменьшить потребляемую мощность при некотором снижении быстродействия. Начиная с 1996 г. все ПЛИС семейства MAX7000 будут выпускаться в варианте ISP ( in system programmable - программируемые в системе ). Это позволит программировать и стирать схему непосредственно на рабочей плате через 4-й сигнальный интерфейс , подключенный к порту компьютера. Наличие программатора становится необязательным, что значительно упрощает и удешевляет применение ПЛИС.

ПЛИС семейства MAX7000 имеют низкую стоимость. Например , цена микросхемы ЕРМ7032 составляет менее 7 , а микросхемы ЕРМ7128 - менее 25.

С появлением семейства MAX7000 значительно уменьшилась практическая ценность выпускавшихся ранее ПЛИС семейства MAX5000, т.к. появились аналоги всех микросхем ( например, ЕРМ5128 - ЕРМ7128 ) с лучшими характеристиками быстродействия и энергопотребления по более низким ценам.

MAX+PLUS II - это система автоматического проектирования программируемых логических интегральных схем ( ПЛИС ), разработанная Altera Corporation, мировым лидером по производству ПЛИС.

MAX+PLUS II - это многофункциональный программный продукт , обеспечивающий проектировщику возможность полного проектирования ПЛИС, начиная с ввода схемы, которую проектировщик собирается реализовать на ПЛИС и заканчивая программирования самой ПЛИС на программаторе.

MAX+PLUS II предлагает следующие возможности для пользователя:

ввод внутренней структуры ПЛИС путем графического ввода функциональной схемы;

ввод внутренней структуры ПЛИС c помощью языка программирования высокого уровня Altera Hardware Description Language ( AHDL ), который полностью встроен в оболочку MAX+PLUS II ;

моделирование работы ПЛИС в виде временных диаграмм;

при наличии программатора произвести запись спроектированной структуры в ПЛИС и др.

При описании внутренней структуры ПЛИС с помощью AHDL возможны несколько вариантов.

В первом варианте проводить описание структуры в примитивах, т.е. используя простейшие функции типа RS-триггер ,D-триггер, T-триггер, JK-триггер и др.

При втором варианте проводить описание при помощи примитивов и мега-функций.

Мега-функции представляют собой сложные логические функции типа счетчик, мультиплексор, дешифратор, регистр и др.

Преимуществом первого варианта является то, что транслятор затрачивает меньше времени на преобразование простейших функций языка AHDL в машинные коды.

Недостатками данного варианта является большой объем текста программ и необходимость подробного описания всей системы.

Во втором варианте, при использовании мега-функций, отпадает надобность подробного описания элементов в том смысле , что программист задает только параметры сложной логической функции. Для примера, используя мега-функцию lpm_counter счетчик можно описать , задав только тактируемый вход и ширину самого счетчика. Это значительно уменьшает объем, занимаемый текстом программы, а также позволяет несколько сократить время написания программы.

Недостатком является то, что на трансляцию программы в машинные коды затрачивается больше времени по сравнению с первым вариантом.

Но в конечном итоге результат получается одинаковым, поэтому стиль написания программного продукта целиком зависит от проектировщика.

При отладке написанного программного продукта SIMULATOR MAX+PLUS II позволяет подробно рассмотреть результат работы ПЛИС в виде временных диаграмм. Проектировщик может выбирать различные выходы и промежуточные состояния, описанные в программе, а также задавать различные входные воздействия.

3.3 Технология поверхностного монтажа

Стремительное развитие техники поверхностного монтажа компонентов объясняется прежде всего экономическими соображениями, т.к. позволяет в процессе конструирования электронной аппаратуру уменьшить габариты, снизить расход материалов и энергии, объем и массу корпусов и стоек, в которых должны размещаться электронные системы, и следовательно, уменьшить площадь сооружений [ 15 ]. Используя технику поверхностного монтажа, можно создавать более быстродействующие , помехоустойчивые и надежные радиоэлектронные и электронно-вычислительные средства.

Технология поверхностного монтажа компонентов по сравнению с существующей технологией обладает важнейшим критерием прогрессивности: обеспечивает миниатюризацию аппаратуры при одновременном росте ее функциональной сложности. Это отвечает требованиям рынка электронных изделий и особенно требованиям вычислительной техники.

Достоинства микрокорпусов. Термин “технология поверхностного монтажа” является общим обозначением нового направления в области электроники, включающего и технику корпусирования компонентов. Навесные компоненты, предназначенные для поверхностного монтажа, в основном, намного меньше, чем их традиционные эквиваленты, монтируемые в отверстия. Вместо длинных выводов или штырьков, как у корпусов, монтируемых в отверстия, они имеют очень короткие выводы или просто внешние контактные площадки. Такие компоненты непосредственно закрепляются на верхней ( или нижней ) стороне коммутационной платы при совмещении их выводов или внешних контактов с контактными площадками.

Малые размеры компонентов для ТПМК обеспечивают:

более высокую плотность монтажа на единицу площади коммутационной платы и , следовательно, дают снижение массо-габаритных показателей при этом же уровне функциональных возможностей.

Увеличение числа выводов корпуса ( например, пластмассовый кристаллоноситель PLCC имеет 84 вывода) и, следовательно, повышение функциональных возможностей на единицу поверхности коммутационной платы.

...