Типы и организационная структура предприятий электросвязи

Типы предприятий электросвязи, структура междугородной и город­ской телефонных станций.

При рассмотрении данной темы необходимо изучить типы предприятий (операторов) электросвязи, их структуру в зависимости от ведомственной принадлежности, форм собственности и обслуживаемого вида электросвя­зи. Уяснить эксплуатационно-техническую подчиненность предприятий электросвязи.

Материал по данной теме изложен на стр. 157 - 220 [6].

Вопросы для самопроверки

1. Что называют предприятием (оператором) электросвязи? Каково их назначение и основные принципы, на которых основывается их деятель­ность?

2. В чем заключается техническое обслуживание предприятий связи раз­личного назначения?

3. Расскажите о задачах и методах технической эксплуатации техниче­ских средств связи.

4. Каковы основные функции МТС?

5. Каковы основные функции ГТС?

6. Назовите основные предприятия радиосвязи и радиовещания и пере­числите их производственные функции.

7. Перечислите предприятия телевизионного вещания Министерства свя­зи РФ по связи и информатизации.

Перечень практических занятий

Практическое занятие №1.

Составление схем организации связи и нумерация на ТФОП.

Практическое занятие №2.

Составление схем сетей связи с подвижными объектами

КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ

Студенты специальностей 2004 — «Сети связи и системы коммута­ции»,, 2005 - «Многоканальные телекоммуникационные системы», 2006 -«Радиосвязь, радиовещание и телевидение» выполняют одну домашнюю контрольную работу (ДКР). ДКР должны быть выполнены и отправлены на проверку в соответствии с графиком.

Номер варианта определяют по последней цифре номера студенческо­го билета. Текст каждого задания вместе с номером варианта и исходными данными приводят в контрольной работе на отдельной странице. Исходные данные привести в виде таблицы. Решение задач обязательно поясняют.

Контрольную работу необходимо выполнить в обычной ученической тетради в клетку. Страницы текста, рисунки и формулы нумеруют. Текст пишут разборчиво на обеих сторонах листа, оставляя поля 1/4.1/3 страни­цы. Рисунки вычерчивают на тех же листах карандашом, используя клетки в качестве масштабно - координатной сетки. Рисунки должны быть выпол­нены аккуратно, надписи должны быть яркими и не мелкими. Надписи де­лайте НАД элементами схем и СПРАВА ОТ НИХ. Они должны быть чет­кими и конкретными. Минимальный размер квадрата для изображения элементов структурных схем должен быть 10x10 мм. Перенос фрагментов схем, диаграмм на другую страницу не допускается. Ксерокопии рисунков не допускаются.

Все исправления и дополнения, сделанные по требованию рецензента, выносят на поля в том месте, где обнаружены ошибки или заданы вопросы.

Контрольные работы, выполненные без перечисленных требований, возвращаются на доработки. Незачтенные работы должны быть незамедли­тельно доработаны по всем замечаниям рецензента и повторно представле­ны на проверку.

Выполненную и зачтенную контрольную работу предъявляют на экза­мене. Для успешного выполнения контрольной работы необходимо тща­тельно проработать соответствующий материал, а затем только выполнять задания контрольной работы.

Список литературы приводят в конце работы. Студент подписывает работу с указанием даты.

Студенты, не выполнившие ДКР своевременно не допускаются до эк­замена.

ЗАДАНИЕ 1

1. Начертите структурную схему N - канальной аналоговой системы пере­дачи с ЧРК с однополосной AM.

2. Рассчитайте границы нижних и верхних боковых полос частот на выхо­дах индивидуальных модуляторов каждого из каналов. Полоса первичных сигналов составляет 0,3...3,4 кГц, а несущая частота (в килогерцах) для нижнего по частоте канала указана в табл. 1. Канальные полосовые фильт­ры выделяют полезную боковую полосу, указанную в табл. 1.

2. Рассчитайте и постройте спектральную диаграмму группового сигнала N - канальной многоканальной системы передачи с указанием границ по­лос, занимаемых каждым канальным сигналом. Определите ширину поло­сы частот, группового сигнала.

3. На структурной схеме укажите все рассчитанные значения величин.

Исходные данные приведены в табл. 1.

Таблица 1

Номер варианта
Количество каналов в СП
Несущая частота ниж­него канала
Полезная боковая Н - нижняя В - верхняя	н	в	н	в	н	в	н	в	н	в

Методические указания к выполнению задания

Изучите учебный материал, изложенный в разд. 1 стр. [8], обратив осо­бое внимание на спектральный состав AM колебания. Уясните принцип частотного разделения каналов.

Приступая к решению задачи, постройте структурную схему заданной N - канальной аналоговой системы передачи с ЧРК и однополосной AM. Затем определите номиналы несущих частот для остальных каналов систе­мы передачи. Они должны быть выбраны так, чтобы спектры канальных сигналов не только не перекрывались, но и между ними должен оставаться защитный промежуток (на расфильтровку), величина которого равна 0,9 кГц.

Спектральную диаграмму группового сигнала строят, как показано на

рис. 2 данных методических указаний, с обязательным указанием на ней

граничных частот спектров канальных сигналов. Последние рекомендуется

изображать в виде треугольников, сориентированных в соответствии с тем,

какая из боковых используется для передачи.

Пример. Рассчитать и построить на частотной оси спектральную диаграмму группового сигнала трехканальной системы передачи с ЧРК с однополос­ной AM.

Исходные данные:

Полоса частот первичных сигналов f ₁ = 0,3, f ₂ = 3,4 кГц;

номиналы несущих частот F _НЕС1 = 100 кГц;

выделяемая полезная полоса частот канальным фильтром - верхняя.

Решение. Спектр AM колебания состоит из трех составляющих: несущей частоты, верхней (ВБП) и нижней боковых полос (НБП). Нижняя боковая полоса рассчитывается по формуле

F _НБП = F _НЕС - (F ₁ - F₂) (1)

Нижняя боковая полоса занимает диапазон от (F _НЕС - F₂) до (F _НЕС - F ₁).

Верхняя боковая полоса рассчитывается по формуле

F _ВБП = F _НЕС + (F ₁ - F₂) (2)

Верхняя боковая полоса занимает диапазон от (F _НЕС + F ₁) до (F _НЕС + F ₂).

Спектр AM сигнала показан на рис. 1.

1. Определим ширину спектра первичного сигнала:

F₂ – F ₁ = 3,4 - 0,3 =3,1 кГц

2. Номиналы несущих частот для остальных каналов выбираются с учетом полосы расфильтровки, равной 0,9 кГц, чтобы спектры канальных сигналом не перекрывались. Следовательно, несущие должны отличаться друг о друга на 4 кГц: F _НЕС = 3,1 + 0,9 = 4 кГц

Для второго канала необходимо выбрать несущую частоту:

F _НЕС2 = F _НЕС1 + 4= 100+ 4 =104 кГц;,

для третьего канала несущая частота определяется как:

F _НЕС3 = F _НЕС2 + 4= 104 + 4 = 108 кГц.

3. Определим границы диапазонов частот, занимаемые нижними i верхними боковыми полосами AM сигналов на выходе амплитудного модулятора:

1 канал:

F _НЕС1 - F ₂ - 100 - 3,4 = 96,6 кГц; F _НЕС1 - F, = 100 - 0,3 = 99,7 кГц;

Следовательно, нижняя боковая полоса занимает диапазон 96,6+99,7 кГц. Верхняя боковая рассчитывается как

F _НЕС1 + F ₁ = 100 + 0,3 = 100,3 кГц; и F _НЕС1 + F₂ = 100 + 3,4 = 103,4 кГц и занимает диапазон 100,3+103,4 кГц.

2 канал:

F _НЕС2 - F₂ = 104 - 3,4 =100,6 кГц; F _НЕС2 - F ₁ = 104 - 0,3 = 103,7 кГц.

Диапазон нижней боковой 100,6 + 103,7 кГц.

F _НЕС2 + F ₁ = 104 + 0,3 = 104,3 кГц; F _НЕС2 + F₂ = 104 + 3,4 = 107,4 кГц;

Диапазон верхней боковой 104,3 +107,4 кГц.

3 канал:

F _НЕС3 - F ₁ = 108-3,4 =104,6 кГц; F _НЕС3 - F₂ = 108 - 0,3 = 107,7 кГц;

Диапазон нижней боковой 104,6 + 107,7 кГц.

F _НЕС3 + F ₁ = 108 + 0,3 = 108,3 кГц; F _НЕС3 + F₂ = 108 + 3,4 = 111,4 кГц.

Диапазон верхней боковой 108,3 + 111,4 кГц.

4. Полосовые канальные фильтры выделяют полезную боковую - верхнюю, т.е. на выходе Ф ₁ будет частотный диапазон 100,3 : 103,4 кГц, на выходе Ф₂ -104,3 : 107,4 кГц и на выходе Ф₃ - 108,3 : 111,4 кГц.

На основе этих расчетов построим спектральную диаграмму группово­го сигнала (рис. 2).

1.Начертите упрощенную структурную схему N - канальной оконечной ЦСП с ИКМ и ВРК. Приведите краткое (одну - две фразы) описание назна­чения каждого элемента схемы.

2. Укажите этапы аналого-цифрового преобразования сигнала в тракте пе­редачи и цифро-аналогового преобразования сигнала в тракте приема.

3. Выберите частоту и период дискретизации сигнала, спектр которого ог­раничен частотами F_Н и F _В.

4. Для заданного числа каналов постройте временную диаграмму группо­вого АИМ сигнала, указав на диаграмме первые три канала и послед­ний канал. Исходные данные приведены в табл. 2.

5. Выполните операцию равномерного квантования с шагом Д и кодирова­ния в симметричном двоичном коде двух отсчетов аналогового сигнала первых трех каналов с амплитудами U], U2, U3 и последнего канала Un для заданной системы передачи. Определите величины искажений (ошибок) квантования. Изобразите полученные в результате кодирования кодовые :лова в виде сочетаний токовых и бестоковых посылок, считая, что двоичной единице соответствует токовая посылка, а нулю - бестоковая.

Исходные данные приведены в табл. 3.

6. Определите скорость передачи двоичного сигнала ИКМ. Первичный сигнал является телефонным, количество уровней квантования М. Количество каналов N указано в табл. 2

Таблица 2

Номер варианта
Количе- ство ка- налов N в СП
Спектр аналогово- го сигнала F. кГц	0,3 - 2,4	0,3 - 3,0	0,3 - 2,8	0,3 - 3,2	0,3 - 2,6	0,3 - 6,4	0,3 - 3,5	0,3 - 2,0	0,3 -	0,3 - 2,4
Амплитуды сигна-
лов в ка-
налах,
U, В:
1- канал	15;20	47;27	2,2;8	0,8; 5,3	1,2;4,7	15;9	2,9;5	12;8	28;19	31;21
2- канал	2,5; 6	23; 16	19; 11	13; 25	15; 8	2,8; 6	5; 2	9,1; 3	4,7; 15	7,6,13
3- канал	35; 52	3,8; 8,8	25; 39	48,2 2,1	3,9; 8,4	31;	17; 8	23; 7	10;21	5,8;17
4- канал	8;	14; 24	5,5; 1,2	28;	24; 14	12;	27; 9	16,5	20;	26; 12
N-канал	60;42	4,5; 10	30; 12	27,3;42	6,5; 8,9	34; 10	6; 4	15;25	5,5; 17	10;19

Таблица 3

Номер
вари-
анта
Число
разря­дов М
Значе-
ния
ампл. И1, в И2, в И3, в UN, в
-13		-26,5	0,8		-80	11,5	-92,1		-153
-6	-48		-3,0	-89		-2,8		-16,5
26,8 31,5	13,5	-2,1	17,2	-357	-10,2	-9,5	-62		-458
-100		-12,8			4,0	-3	-42	6,5
Шаг
Квант-я	2,5		3,5	0,5			1,5	4,0		7,5
А

Методические указания к выполнению задания

Приступая к выполнению этого задания, прежде всего, тщательно изу­чите учебный материал, изложенный в разд. 1 стр. 35 - 39 [8]. Пользуясь структурной схемой (рис. 30, стр. 36 [8]) и временными диаграммами (рис. 31, стр. 39[8]), разберите принцип построения цифровых систем передачи с ВРК. Твердо уясните сущность каждой из операций при преобразованиях аналогового сигнала в цифровой и наоборот. Внимательно рассмотрите и проанализируйте диаграммы АИМ сигнала, ИКМ сигнала.

Выбор частоты и периода дискретизации в задаче 2.1 осуществляют на основе теоремы Котельникова стр. 39 [8], с учетом небольшого (10...20)% запаса: F _Д= 2,2 F_В следовательно, период дискретизации АИМ сигнала будет равен Тд = 1/ 2,2 F_B,

Временную диаграмму группового АИМ сигнала строят так, как это изображено на рис. 31, стр. 39 [8]. На диаграмме укажите период дискрети­зации Тд, длительность цикла Тц. Имейте в виду, что на рисунке необходи­мо показать сигнал цикловой синхронизации. Подумайте, почему без этого сигнала невозможно выполнить разделение каналов на приемной стороне.

Задачи 2.3 и 2.5 решают после изучения материала, изложенного в [8] на

стр. 39. Рассмотрите пример, приведенный ниже в данном пособии. Ко­довые слова изображают так, как это сделано на рис. 31, стр. 39 [8].

Пример. Выполните операцию равномерного квантования и кодирова­ния в трехразрядном двоичном коде импульса высотой +3,3 В и -2,4 В. Шаг квантования

Δ = 1 В.

Решение. Количество уровней квантования М связано с числом двоич­ных элементов соотношением М = 2 ^m . В данном случае m = 3, значит, ко­личество уровней квантования будет равно М= 2 ³ = 8.

Изображаем разрешенные уровни, как это показано на рис. 3.

Квантование с математической точки зрения соответствует операции округления чисел до ближайшего целого. Поэтому после квантования высо­та первого импульса будет равна 3,5Д, а второго-2,5Д. Ошибка квантования 4 будет определяться разностью,ξ = |U _P.Y. – U _АИМ| и равна:

для первого импульса ξ = 3,5 В - 3,3 В = 0,2 В,

для второго импульса ξ = |2,5 В - 2,4 В| = 0,1 В.

Чтобы осуществить кодирование разрешенного уровня , надо закоди­ровать номер уровня в двоичной системе счисления. При использовании системы нумерации, показанной на рис. 3, уровню +3,5 В соответствует ко­довое слово 111, уровню -2,5 В соответствует кодовое слово 010. Изобра­жаем это кодовое слово в виде сочетания импульсов и пробелов, считая, что двоичной единице соответствует токовая посылка, а нулю - бестоковая.

Скорость передачи и двоичных сигналов в канале или тракте равна тактовой частоте (частоте следования двоичных сигналов) и зависит от числа каналов N в цифровой системе передачи, от числа элементов М в кодовой группе, а также от частоты дискретизации F _ДАИМ сигналов.

Тактовая частота определяется по формуле F _Д = F _Д x M х N.

Следует иметь в виду, что число каналов N для расчета F_T берется на 2 канала больше с учетом передачи служебной информации, например, сиг­нала цикловой синхронизации, сигналов набора номера, контроля состоя­ния каналов и т. д. Для системы передачи ИКМ-30 необходимо взять число N=32. Частота дискретизации

F _Д в телефонном канале ТЧ равна 8 кГц. Если число разрядов кодовой группы М равно 8, то

F_T = 32х8x8 = 2048 кГц.

Скорость передачи и двоичных сигналов равна 2048 кбит/с.

ЗАДАНИЕ 3

1. По заданному диапазону частот укажите основные способы распро­странения радиоволн в указанном диапазоне частот.

2. Определите вид радиосистемы, приведите структурную схему выбран­ной радиосистемы и кратко опишите особенности передачи электросигна­лов в этой системе, назначение элементов схемы. Укажите количество пе­редаваемых каналов, виды передаваемых сообщений по данной системе.

3. Рассмотрите особенности передающих и приемных антенн. Исходные данные приведены в табл. 4.

Таблица 4

Номер
варианта
Диапазон	10,5	0,8					0,3		0.8	3.4
частот	÷	÷	÷	÷	÷	÷	÷	÷	÷	÷
	11,8									3,9
	ГГц	ГГц	МГц	кГц	МГц	кГц	МГц	ГГц	МГц	ГГц
Длина про-
лета L, км

Методические указания к выполнению задания

Изучите учебный материал, изложенный в разд. 5, стр. 97 -133 [8], стр. 51-57, 97-104, 115-132 [2]. Вначале определите тип радиолиний по табл. 5.1 на стр. 102 [2] или по табл. 5.1 на стр. 102 [8]. Затем рассмотрите спо­собы распространения радиоволн в заданном диапазоне, отметив достоин­ства и недостатки линий связи заданного диапазона. Изучив данный мате­риал, объясните принцип организации связи с помощью выбранных радио­линий и выполните задание 3.1 и 3.2.

После изучения материала разд. 5 стр. 115-117 [2], разд. 2, стр. 48-52 [8], выполните задание 3.3, отметив особенности антенн радиоволн задан­ного диапазона и требования, предъявляемые к ним.

ЗАДАНИЕ 4

1. Постройте структурную схему первичной магистральной телефонной сети. Указать принцип соединения станций на местных сетях, принцип со­единения УАК-1, УАК-2 и АМТС между собой. На схеме разными цветами укажите прямые и обходные пути между этими станциями.

2.Укажите нумерацию и тип линий используемых на заданных местных сетях.

Исходные данные приведены в табл. 5.

Таблица 5

Номер варианта
Количество зон семизначной нумерации абонентов
Количество
УАК-1
УАК-2
АМТС					S
Количество
АТС	ЦС,	АТС	АТС	ЦС,	УВС,	УИС,	ЦС,	ЦС,	АТС	УИС,
	ОС		увс	ОС	АТС	УВС	ОС	УС,		УВС,
						по				по 9
						10АТС		ОС		АТС
Емкость
сети, тыс.
Тип сети	СТС	ГТС	ГТС	СТС	ГТС	ГТС	СТС	СТС		ГТС

Методические указания к выполнению задания

Для выполнения задания необходимо изучить материал на стр. 133-141 [2] или на стр. 60-68 [8]. Внимательно изучите рисунки в данном мате­риале, а за тем выполните задание.

ЗАДАНИЕ 5

1. Дайте краткую сравнительную характеристику сотовым системам связи по своему варианту. Укажите достоинства и недостатки указанных стан­дартов.

2. Приведите функциональную схему сети сотовой связи. Перечислите элементы, входящие в состав сотовой подвижной связи и укажите их на­значение.

3. Рассчитайте радиус зоны обслуживания Ro, количество сот L, число базовых станций N _БС, число кластеров п в заданной зоне обслуживания,

расстояние D между центрами ячеек, в которых используются одинаковые полосы частот. Изобразите схему построения сети сотовой связи. Исход­ные данные приведены в таблице 5.

Таблица 6

№ вари­ан­та	Наимено­вание стандарта	Зона об­служива­ния, S, км2	Радиус рабочей зоны БС,Я, км	Количество БС в одном кластере, с	Примечание
	NMT-450	10228,06	10,8		БС зоны обслужива­ния включены в три центра коммутации
	GSM-900	13814,7			БС включить в три ЦК
	NMT-900	1501,8			В сети предусматри­вается использование двух ЦК
	GSM-900	56289,4	32,3		В ячейках использо­вать антенны с диа­граммой направлен­ности 120 градусов
	NMT-450	39462,6	28,9		БС включить в два ЦК равномерно
	GSM-900	15.735,2	18,6		В ячейках использо­вать антенны с диа­граммой направлен­ности 120 градусов
	NMT-450	12649,2			БС включить в два ЦК, причем восемь БС включить во вто­рой ЦК
	NMT-900	33125,0	20,5		БС включены в три ЦК
	NMT-900	28008,64	26,3		БС включить в два ЦК равномерно
	GSM-900	5752,3	7,8		В ячейках использо­вать антенны с диа­граммой направлен­ности 60 градусов

Методические указания к выполнению задания

Изучите принцип организации сотовой связи, федеральные стандарты сотовых сетей, принятых в РФ. Познакомьтесь ее структурными схемами сотовых систем передачи, работающих в стандартах NMT - 450, NMT -900, GSM .- 900. Разберите пример, представленный ниже, а затем выполните задание 5.

Пример. Исходные данные: площадь зоны обслуживания S - 15045,98 км², радиус рабочей зоны БС R=25,5 км, количество БС в кластере С = -5, базовые станции (БС) включить в два центра коммутации (ЦК).

Решение. Площадь зоны обслуживания определяется по формуле 1:

S = π R ²₀(1)

Расчет радиуса зоны обслуживания R ₀ , км производится по формуле 2:

R ₀ = = 69 км (2)

Число сот L можно определить по формуле 3:

L = 1.21 = 9 (3)

Число БС равно числу сот, так как на каждую соту приходится одна базовая станция: n_BTS=9 .

Соты группируются в кластеры. В одном кластере находится С базо­вых станций, работающих в неповторяющихся диапазонах частот. Опреде­лим количество кластеров по формуле 4:

n = = 2 (4)

Расстояние D между центрами ячеек, в которых используются одинаковые полосы частот, рассчитывается по формуле:

D = (5)

Схема построения сети сотовой связи с двумя ЦК показана на рис. 4.

Литература

1. Концепция развития отрасли «Связь и информатизация» Российской Федерации. Под редакцией министра РФ по связи и информатизации Л.Д. Реймана и Президента Международной академии связи Л.Е. Варакина. М.: МАК, 2001.
2. ВВ. Романов, В.П. Кубанов. Системы и сети электросвязи. М.: Радио и связь, 1987.
3. Б.И. Крук, В.Н. Попантонопуло, В.П. Шувалов. Телекоммуникацион­ные системы и сети. Том 1. Новосибирск: Наука, 1998.
4. Г.П. Катунин, Г.В. Мамчев, В.Н» Попантонопуло, В.П. Шувалов. Теле­коммуникационные системы и сети. Том 2. Новосибирск: ЦЭРИС, 2000.
5. В.Г. Карташевский, С.Н. Семенов, Т.В. Фирстова Сети подвижной свя­зи. М: Эко-Трендз, 2001.
6. А.В. Шмалько. Цифровые сети связи. М.: Эко-Трендз, 2001.
7. Б.Я. Лихтциндер, М.А. Кузякин, А.В. Росляков, СМ. Фомичев. Интел­лектуальные сети связи. М.: Эко-Трендз, 2002.
8. Т.М. Гайдадина. Сети связи. Учебное пособие. М.: КТ МТУСИ, 2003.