Основы построения инфокоммуникационных систем и сетей. Основные понятия и определения. Уровни передачи

1. ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ИНФОКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ И СЕТЕЙ

Андрей, г.Чита

2. ВЕДУЩИЕ ПРЕПОДАВАТЕЛИ

Грузман Игорь Семенович, профессор кафедры
ТОР, 4-415a; [email protected] (лекции,
практические занятия)
Райфельд Михаил Анатольевич, профессор
кафедры ТОР, 4-415 (практические занятия)
Филатова Светлана Геннадьевна, доцент кафедры
ТОР, 4-415 (практические занятия)
Мурасев Алексей Александрович, аспирант
кафедры ТОР, 4-413 (лабораторные работы)
2

3. СТРУКТУРА КУРСА

Лекции – 36 часов
Практические занятия – 18 часов
(ответ у доски – 2 балла)
Лабораторные работы – 18 часов
(оценка по 10 бальной шкале)
Экзамен (2 вопроса, 1 задача)
3

4. ТЕМА №1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ. УРОВНИ ПЕРЕДАЧИ

« Основные понятия Веданты»
Из книги Свами Шивананды « Йога и сила мысли»

5. ТЕМА №2 ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИТСТИКИ ПЕРВЫЧНЫХ СИГНАЛОВ

6. ТЕМА №3 ПЕРВЫЧНЫЕ СИГНАЛЫ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ

7. ТЕМА №4 КАНАЛЫ ПЕРЕДАЧИ

Канал Грибоедова

8. ТЕМА №5 ПОСТРОЕНИЕ ДВУСТОРОННИХ КАНАЛОВ

9. ТЕМА №6 ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ТЕЛЕТРАФИКА

10. ТЕМА №7 ПОМЕХИ В КАНАЛЕ ПЕРЕДАЧИ

Из сайта Семенова Ю.А. (ГНЦ ИТЭФ)

11. ТЕМА №8 ЭФФЕКТИВНОСТЬ СИСТЕМ СВЯЗИ

Ноги, крылья…
Главное —
хвост!

12. ТЕМА №9 ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ МНОГОКАНАЛЬНЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ

13. ТЕМА №10 ПОСТРОЕНИЕ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ

14. ТЕМА №11 ЦИФРОВЫЕ ИЕРАРХИИ

15. ТЕМА №12 ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СЕТЕЙ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ

16. ТЕМА №13 ОСНОВЫ МАРШРУТИЗАЦИИ

17. ТЕМА №14 СИСТЕМЫ И СЕТИ СВЯЗИ

1.
2.
3.
4.
Волоконно-оптические системы связи
Мобильная связь
Радиовещание и телевидение
Концепция построения NGN сетей

18. ИСТОРИЯ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ

19. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

№ 1 КВАНТОВАНИЕ СИГНАЛОВ
№ 2 СИСТЕМЫ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ
№ 3. ЛОГИЧЕСКИЙ МЕТОД МАРШРУТИЗАЦИИ
19

20. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Крухмалев В.В., Гордиенко В.Н., Моченов А.Д. и др.
Основы построения телекоммуникационных систем и
сетей (учебник).- М.:Горячая линия, 2004, 510 с.
2. Томаси У. Электронные системы связи. - М.:
Техносфера, 2007,1360 с.
3. Кириллов В.И. Многоканальные системы передачи
(учебник) - М.:Новое знание, 2002, 750 с.
4. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и
практическое применение. - М: Вильямс, 2007 , 1104
с.
5. Величко В.В., Катунин Г.П., Шувалов В.П. Основы
инфокоммуникационных технологий. - М.: Горячая
линия, 2009, 712 с.
20

21. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ. УРОВНИ ПЕРЕДАЧИ

« Основные понятия Веданты»
Из книги Свами Шивананды « Йога и сила мысли»

22. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Связь (communication) - обмен информацией или
пересылка информации с помощью средств,
функционирующих в соответствии с согласованными
правилами (называемыми в конкретных условиях
протоколами).
Электросвязь - это передача и прием сообщений с
помощью сигналов электросвязи по проводной, радио,
оптической или другим средам распространения.
Сообщение - форма представления информации для
передачи ее от источника информации к потребителю.
Сигнал - физический процесс, отображающий
(несущий) передаваемое сообщение, т.е. это
изменяемая физическая величина (ток, напряжение,
22
электромагнитное поле, световые волны и т.д.).

23. ОБОБЩЕННАЯ СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СИСТЕМЫ СВЯЗИ

ИС - источник сообщения;
ПР1 - преобразователь сообщения в электрический сигнал (первичный
сигнал);
СК - станция коммутации, представляющая совокупность
коммутационной и управляющей аппаратуры;
ОС1 - оборудование сопряжения (преобразование первичных сигналов
в линейные электрические сигналы, физические характеристики
которых согласуются с параметрами передачи среды
распространения);
23
CPП - среда распространения;
ПС - получатель сообщения.

24. ОБОБЩЕННАЯ СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СИСТЕМЫ СВЯЗИ

Переданное
сообщение
Первичный
сигнал
Принятый
сигнал
Модулированный
сигнал
Помехи
Принятое
сообщение
Демодулированный
сигнал
Принятый
первичный
сигнал
24

25. СРЕДА РАСПРОСТРАНЕНИЯ. ШКАЛА ЧАСТОТ

Частота – количество периодических изменений сигнала (напряжения
или тока) в единицу времени
Пример. Определить длину волны для частоты 100 кГц
c/ f;
3 108 /105 3 103 м 3км
25

26. УРОВНИ ПЕРЕДАЧИ

Уровень - размер величины, выраженный в виде
логарифма отношения значения этой величины к
опорному значению.
Обязательное условие для вычисления уровня - принятие
некоторой величины оцениваемого параметра за эталон
сравнения (“нулевой уровень” или “уровень сравнения”).
Единицы измерения уровней:
децибелы (дБ) для десятичного логарифма;
неперы (Нп) для натурального логарифма.
Вид уровня зависит от того, какое значение оцениваемого
параметра сигнала выбрано в качестве эталона
сравнения.
Виды уровней :
относительный;
26
абсолютный;
измерительный.

27. ОТНОСИТЕЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ

Относительный уровень мощности (pOM) отношение, выраженное в децибелах, значения
мощности сигнала в какой-либо точке линии передачи
относительно значения мощности этого же сигнала, в
точке линии, выбранной для сравнения.
Относительные уровни передачи:
Wx
poм 10lg дБом
по мощности:
W0
Ux
poн 20lg
дБон
по напряжению:
U0
Ix
poт 20lg дБот
по току:
I0
Точка нулевого относительного уровня (ТНОУ) –
точка, относительно которой определяются уровни.
Собственный уровень этой точки равен 0.
27

28. ОТНОСИТЕЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ

Взаимосвязь между численными значениями уровней
передачи по мощности, напряжению и току
Rx
poм poн 10lg
R0
Rx
poм poт 10lg
R0
Переход к абсолютным величинам мощности,
напряжения или тока:
Wx W0 100.1 poм
U x U 0 10
0.05 poн
I x I 0 100.05 poт
28

29. АБСОЛЮТНЫЙ УРОВЕНЬ

Абсолютный уровень - уровень величины,
вычисленный по отношению к опорному значению этой
величины.
Опорная мощность – это активная мощность W0 = 1 мВт;
Сопротивление R = 600 Ом
U02=W0R=0,6 В2
Опорное напряжение – это эффективное напряжение U0 =
0,775 В на сопротивлении R = 600 Ом
I0=W0 / U0=1,29 мA
Опорный ток – это эффективное значение тока I0= 1,29
мА, протекающего через сопротивлении R = 600 Ом . 29

30. АБСОЛЮТНЫЙ УРОВЕНЬ

Абсолютный уровень мощности (дБм) - отношение,
выраженное в дБ, значения мощности сигнала в какойлибо точке линии передачи к опорному значению
мощности этого же сигнала (1 мВт).
Абсолютный нулевой уровень мощности 0 дБм
соответствует 1 мВт.
Абсолютный уровень напряжения (дБн) - отношение
значения напряжения сигнала в какой-либо точке линии
передачи к опорному эффективному значению
напряжения этого же сигнала ( 0,775 В).
30

31. АБСОЛЮТНЫЙ УРОВЕНЬ

Абсолютный уровень тока (дБт)- отношение значения
тока сигнала в какой-либо точке линии передачи к
опорному эффективному значению тока этого же сигнала,
(1,29 мА).
Связь между относительным и абсолютными уровнями
Относительный уровень сигнала равен разности
абсолютных уровней в данной точке линии (рХ) и в точке
линии, выбранной для сравнения (р0):
pом=pмх-pм0 ;
pон=pнх-pн0 ;
pот=pтх-pт0 .
31

32. ПРИМЕР

1.Определить величины мощности и напряжения
гармонического сигнала на сопротивлении R= 150 Ом,
если известно, что абсолютный уровень мощности
сигнала на этом сопротивлении pм = - 7 дБм.
Wc W0 10
0.1 p м
3
10 10
0.1( 7)
0.2 мВт
Wc U / R
2
c
U c Wc R 0.2 10 3 150 173мВ
32

33. ПРИМЕР

2. Напряжение гармонического испытательного
сигнала, измеренное в канале передачи на
сопротивлении R = 75 Ом, составляет Uc = 1 мВ. Найти
соответствующие этому напряжению абсолютные
уровни по мощности и по напряжению (в дБ).
Uc
10 3
20lg
57.8 дБн
pн 20lg
0.775
U0
Wc U / R
2
c
Wc
pм 10lg
W0
(10 3 ) 2
1.33 10 8 Bт
75
1.33 10 8
10lg
48.76 дБ м
3
10
33

34. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ

Измерительный уровень - абсолютный уровень в
рассматриваемой точке при условии, что в начале
линии включен нормальный генератор.
Нормальный генератор - генератор синусоидальных
колебаний определенной частоты (обычно 800 Гц) с
внутренним активным сопротивлением, равным 600 Ом
и ЭДС, равной 1,55 В
(2*U0=2*.755 В).
Если входное сопротивление канала активно и равно
600 Ом, то при подключении нормального генератора
на входе линии оказывается абсолютный нулевой
уровень:
W0 = 1 мВт; U0 = 0,775 В; I0= 1,29 мА.
Уровни по мощности, отнесенные к точке с нулевым
измерительным уровнем, обозначают через дБм0.
34

35. ЗАТУХАНИЕ И УСИЛЕНИЕ В КАНАЛЕ ПЕРЕДАЧИ

Усиление устройства - логарифм отношения значения
величины, измеряемой на выходе устройства, к
значению величины, измеряемой на входе этого
устройства.
S=10lg(WВЫХ/WВХ), дБ
S=10lg(WН / WГ)= pН -рГ, дБ
Затухание устройства - логарифм отношения значения
величины, измеряемой на входе устройства, к значению
величины, измеряемой на выходе этого устройства (или
цепи)
A= 10lg(WВХ/WВЫХ) , дБ
A=10lg(WГ/WН)= рГ-pН, дБ
35

36. ДИАГРАММА УРОВНЕЙ КАНАЛА ПЕРЕДАЧИ

Диаграмма уровней - график, показывающий
распределение уровней передачи вдоль тракта
передачи.
УСпер - усилитель с усилением равным Sпер;
I1, I2,I3 – участки линии связи (среды распространения)
с затуханием, равным А1, А2 А3;
УС1, УС2 - промежуточные усилители с усилением S1, S2;
36
УСпр - усилитель с усилением равным Sпр

37. ДИАГРАММА УРОВНЕЙ КАНАЛА ПЕРЕДАЧИ

pвх
pпер pпр1 pпер1 pпр2 pпер2
pпр
pвых
Уровни передачи на выходе i-го усилителя:
рперi = рпрi + Si
Уровни приема на входе i-го усилителя:
рпрi = рпер(i-1) – Ai
Остаточное затухание равно разности между суммой
всех рабочих затуханий, имеющихся в канале, и суммой
всех рабочих усилений: Ar = ΣApi- Σ Spk.
37

38. ДИАГРАММА УРОВНЕЙ КАНАЛА ПЕРЕДАЧИ

Диаграмма уровней - график, показывающий
распределение уровней передачи вдоль тракта
передачи.
38

39. ДИАГРАММА УРОВНЕЙ КАНАЛА ПЕРЕДАЧИ

Измерительная диаграмма уровней соответствует
измерительному уровню мощности на входе pизм
Относительная диаграмма уровней – это диаграмма,
при которой уровень в произвольной точке системы
сравнивается с уровнем передачи в определенной
выбранной точке. Она показывает, на сколько уровень
сигнала в произвольной точке больше (меньше)
опорного уровня
39

40. ПРИМЕР

Дано: трехкаскадная система состоит из двух
усилителей и одного фильтра. Входная мощность Wвх =
0,1 мВт. Абсолютные коэффициенты усиления по
мощности S1 = 100, S2 = 40 и S3 = 0,25.
Определить: 1) абсолютный уровень входной мощности:
0.1 10 3
pвх 10lg
10дБм
3
10

41. ПРИМЕР

S1 = 100, S2 = 40 и S3 = 0,25
2) выходную мощность Wвых в Вт и дБм;
Wвых Wвх 100 40 0.25 0.1Вт
pвых
0.1
10 lg 3 20дБм
10
3) усиление дБ каждого из этих трех каскадов;
S1 20дБ
S2 16дБ
S3 6дБ

42. ПРИМЕР

4) результирующий коэффициент усиления в дБ;
S рез ,дБ 10 lg(100 40 0.25) 30дБ
S рез ,дБ S1,дБ S2,дБ S3,дБ 30дБ
5) остаточное затухание;
Aрез 30дБ
6) построить диаграммы уровней системы
42

43. ПРИМЕР. ДИАГРАММА АБСОЛЮТНЫХ РОВНЕЙ

pвх 10дБм;
S1 20дБм; S2 16дБм;
S3 6дБм; pвых 20дБм;

44. ПРИМЕР. ДИАГРАММА ОТНОСИТЕЛЬНЫХ УРОВНЕЙ

pвх 10дБм;
S1 20дБм; S2 16дБм;
S3 6дБм; pвых 20дБм;