PROCESY TELEKOMUNIKACYJNE

Telekomunikacja obejmuje transmisję informacji z jednego miejsca do drugiego za pomocą wielu procesów.

1.      Generacja modelu myślowego lub obrazu w umyśle nadawcy.

2.      Opis tego obrazu z pewną określoną precyzją za pomocą zbioru symboli słuchowych lub wizualnych.

3.      Transmisja zakodowanych symboli do miejsca przeznaczenia.

4.      Dekodowanie i reprodukcja pierwotnych symboli.

5.      Odtworzenie pierwotnego modelu myślowego lub obrazu przy określonym pogorszeniu w umyśle odbiorcy. To pogorszenie wynika z nieidealności systemu.

Podstawowe elementy systemu telekomunikacyjnego: nadajnik, kanał transmisyjny, odbiornik.

Źródła informacji: mowa, TV, fax, komputer.

Kanały telekomunikacyjne: media fizyczne, poprzez które odbywa się transmisja, np. kanały telefoniczne, światłowody, radiowe kanały łączności ruchomej, kanały satelitarne.

Zalety światłowodów:

-          olbrzymia potencjalna szerokość pasma, ok. 2*1014Hz (praktycznie do 2*1013Hz)

-          mała stratność (0.2 dB/km)

-          odporność na interferencje elektromagnetyczne

-          niewielkie wymiary i waga (125μm)

-          wytrzymałość i giętkość (duża odporność na rozciąganie i wyginanie)

Radiowy kanał łączności ruchomej – nie ma łączności po linii prostej; propagacja odbywa się przez rozproszenie fal na powierzchniach otaczających budynków oraz poprzez dyfrakcję ponad i wokół nich. W efekcie energia dochodzi do anteny odbiorczej po większej liczbie dróg niż 1. Kanały łączności radiowej są rozpatrywane jako liniowe kanały niestacjonarne.

Kanał satelitarny zapewnia szeroki obszar pokrycia na skalę kontynentu i całego globu. Umożliwia dostęp do odległych obszarów nie pokrytych tradycyjną ani światłowodową siecią kablową. W prawie wszystkich satelitarnych systemach telekomunikacyjnych satelity umieszczone są na orbitach geostacjonarnych.

Zalety satelity:

-          szeroki obszar pokrycia

-          niezawodność połączeń

-          szerokie pasmo transmisyjne; zastosowanie tego pasma (6/4 GHz) pozwala na względnie tanie urządzenia mikrofalowe, małe tłumienie od chmur deszczowych, pomijalny szum promieniowania tła (przypadkowy szum galaktyk, najniższy poziom szumu 1-10GHz)

Satelita zaprojektowany jest na pasmo przenoszenia 500MHz, które podzielone jest na 12 transponderów, znajdujących się na pokładzie satelity. Każdy transponder zajmuje 36MHz łącznego pasma. Pojedynczy transponder jest w stanie przenieść: 1 kanał TV kolorowej, 1200 kanałów telefonicznych lub kanał cyfrowy o transmisji 50Mbit/s.

Inne klasyfikacje kanałów telekomunikacyjnych:

-          liniowy (telefon) lub nieliniowy (satelita)

-          stacjonarny (światłowód) i niestacjonarny (radio)

-          o ograniczonym paśmie (telefon) lub o ograniczonej mocy (światłowód lub satelita)

MODULACJA

Celem systemów telekomunikacyjnych jest dostarczenie wiadomości ze źródła informacji do odbiorcy w rozpoznawalnej formie, przy czym źródło i odbiorca są fizycznie odseparowani od siebie. W tym celu w nadajniku dokonuje się przekształcenia sygnału do postaci dogodnej do transmisji poprzez kanał. Przekształcenia tego dokonuje się za pomocą procesu znanego pod nazwą modulacji, polegającego na zmienianiu jednego z parametrów fali nośnej zgodnie ze zmianami sygnału informacyjnego. Odbiorca dokonuje odtworzenia oryginalnego sygnału wysłanego po jego przejściu przez kanał i to odtworzenie dokonywane jest w procesie demodulacji.

Podział modulacji: ciągła i impulsowa.

W modulacji ciągłej fala sinusoidalna służy jako fala nośna. Gdy amplituda sygnału zmienia się w takt sygnału informacyjnego, mamy do czynienia z modulacją amplitudy (AM). Gdy ulega zmianie argument fali nośnej mówimy o modulacji kąta. Dzieli się ona na modulację częstotliwości (FM) i fazy (PM).

Modulacja impulsowa – falę nośną stanowi okresowy ciąg impulsów prostokątnych. Modulacja ta może być analogowa lub cyfrowa. W analogowej modulacji impulsowej możemy mieć modulację amplitudy impulsów (PAM), w którym zmiana amplitudy następuje w takt spróbkowanych wartości sygnału informacyjnego, lub modulację szerokości impulsu (PDM).

PCM jest podobna do modulacji PAM z tą różnicą, że amplituda każdego zmodulowanego impulsu (tzn. próbka oryginalnego sygnału) jest skwantowana lub zaokrąglona do najbliższej wartości z zadanego zbioru dyskretnych poziomów amplitudy, a następnie zakodowana do postaci sekwencji symboli binarnych. W procesie kwantowania pewna informacja jest zawsze tracona i oryginalny sygnał informacyjny nie może zostać dokładnie odtworzony, jednak przy założeniu, że liczba poziomów kwantowania (dyskretnych amplitud) jest dostatecznie duża, zniekształcenia spowodowane procesem kwantowania nie są zauważalne dla ucha ludzkiego lub dla oka (obrazy 2D).

Zalety PCM:

-          odporność na szumy z uwagi na regenerację transmitowanego sygnału

-          elastyczne działanie

-          integracja rozmaitych źródeł informacji poprzez sprowadzenie do wspólnego formatu

-          zabezpieczenie informacji w czasie trwania transmisji od źródła do odbiorcy

-          możliwość zwielokrotnienia

Etapy modulacji PCM:

1.      Próbkowanie – polega na zamianie ciągłego sygnału analogowego na impulsy o amplitudzie równej chwilowej wartości sygnału w momencie próbkowania i określonej częstotliwości powtarzania (zależnej od częstotliwości maksymalnej sygnału próbkowanego).

2.      Kwantowanie – właściwy proces cyfryzacji sygnału. W tej operacji następuje zamiana analogowej wartości próbki sygnału na liczbę jedną spośród ograniczonego zbioru. Zasady kwantowania:

-          określamy wartość maksymalną i minimalną sygnału wejściowego

-          dzielimy zakres przetwarzania na N przedziałów zwanych przedziałami kwantowania i przyporządkowujemy im numery (liczby) binarne

-          sprawdzamy, w którym przedziale znajduje się próbka sygnału i zamiast niej do dalszych czynności wykorzystujemy numer owego przedziału kwantowania.

Kompandorowanie – składa się z 2 operacji: kompresji sygnału w nadajniku i ekspansji sygnału w odbiorniku. Istotą kompandorowania jest zmniejszenie przedziałów kwantowania dla słabych sygnałów.

KROTNICA UM-TCK 30/32

Krotnica składa się z części nadawczej i odbiorczej. Pracą części nadawczej steruje zegar krotnicy, sygnał z zegara steruje generatorem impulsów bramkujących GIB. Impulsy bramkujące o częstotliwości 8 kHz wysyłane są do rozdzielacza impulsów kanałowych RIK załącza kolejno układy bramkujące  K1-K30 poszczególnych kanałów z częstotliwością 32 razy większą tak aby próbki pochodzące z jednego kanału pojawiały się z częstotliwością 8 kHz czyli co 125 ms.

Schemat blokowy stojaka UM-TCK30TC systemu PCM 30/32 składa się z: -bloku translacji abonenckiej (BTA) i centralowej (BTC); - bloku krotnicy (BK1); bloku sygnalizacyjnego (BS1) ma on na celu wprowadzenie i wyprowadzenie bitów sygnałów sygnalizacyjnych 2 TRON-ów, i 1 RON-a. TRON – bity nadawcze (2 szt.), RON – bity odbiorcze (1szt.) W bloku sygnalizacyjnym BS1 tworzymy szczelinę kanałową 16, która jest przekazywana do bloku krotnicy BK1 aby ją umieścić w ramce. Blok krotnicy wyprowadza sygnały wyjściowe tworzące ramkę i wieloramkę. Blok krotnicy połączony jest od strony wejścia 20 kanałami rozmównymi z blokiem translacji BTC1. Na wyjściu z bloku BK1 ma interfejs G.703. Impulsy wejściowe i wyjściowe przechodzą przez blok telelokalizacji. Blok ten umożliwia odłączenie impulsów wychodzących z krotnicy i wprowadzenie specjalnego kodu z testera traktu PL-TCK30, który służy do badania jakości traktu liniowego. Sygnał z krotnicy poprzez blok przekazywany jest do bloku regeneratora (blok nadawczy i odbiorczy)

Krotnica BK1-TCK-30

Krotnica posiada generator z pętlą czasową (VCO). Generator ten może być synchronizowany sygnałem zewnętrznym 64 kHz lub 2048 kHz. Prócz tego krotnica wyposażona jest w zespół nadzoru, który określa stan pracy krotnicy, zespół ten posiada indykatory świetlne wskazujące stany alarmowe krotnicy (alarm niepilny, alarm akustyczny). Krotnica wysyła alarm zdalny do przeciwległej krotnicy informując ja o swoim stanie alarmowym (o swoim uszkodzeniu) za pomocą 3 bitów w szczelinie kanałowej 0 w ramce nieparzystej.

Krotnica po stronie odbiorczej posiada układ wyławiania wzoru synchronizacji ramki nazywany układem fazowania ramki. Zegar odbiorczy jest utworzony z przychodzących impulsów kodu odbiorczego. Krotnica wyposażona jest w zespoły kanałowe (15 szt.) Każdy zespół kanałowy zawiera 2 kanały: cześć nadawczą i odbiorczą. Każdy kanał posiada indywidualny kodec (koder + dekoder). Zespoły kanałowe mogą pracować w układzie jednotorowym lub dwutorowym. Alarmy krotnicy: - Cd (alarm kontroli kodeców); - P – (alarm procesora); - Sym (utrata fazowania ramki); - -3 (stopa błędów 1*10-3); - -5 (stopa błędów 1*10-5); - Sch (zanik sygnału wejścia sk 16); - Dch (zanik sygnału wejściowego w kanałach cyfrowych; - RE (alarm zdalny B3y SK0; szczeliny kanałowej 0 bramki nieparzystej).

Blok sygnalizacji BS1

BS1-TCK-30 składa się z 4 zespołów nadawczych i 4 zespołów odbiorczych. Zespoły nadawcze wprowadzają do systemu PCM 30/32 sygnały sygnalizacyjne nadawcze tzw. TRON-y a i b (1-15 sygnałów TRON a, 1-15 sygnałów Tron b, 16-30 sygnałów TRON a, 16-30 sygnałów TRON b).

Zespoły odbiorcze podobnie jak nadawcze wyprowadzają sygnały sygnalizacyjne odbiorcze tzw. RON-y a i b. Blok sygnalizacji BS1 składa się również z zespołów grupowych nadawczych i odbiorczych. Zespół grupowy odbiorczy posiada układ fazowania wieloramki wychwytujący wzór sygnalizacji wieloramki (0000), oraz wydziela alarmy strony odbiorczej. Na wolnych bitach szczeliny kanałowej 16 ramki R0 utworzono dodatkowe kanały cyfrowe 8 lub 16 lub 32 kbit/s. Zespoły grupowe nadawcze i odbiorcze komunikują się z krotnicą poprzez kanał cyfrowy 64 kbit/s. Według CCITT G.703 (szczelina kanałowa 16).

Blok regeneratorów BR1

Blok regeneratorów BR1 składa się z regeneratora nadawczego, regeneratora odbiorczego, zespołu kontrolnego, zespołu alarmowego i z zasilania lokalnego. Regenerator nadawczy dopasowuje sygnał nadawczy do wyjścia liniowego oraz likwiduje tłumienność między krotnicą, a linią kablową (6dB). Regenerator odbiorczy wzmacnia stłumiony przez linie kablową sygnał cyfrowy (12¸36dB), koryguje jego kształt do postaci cos2, wydziela zegar z przychodzących impulsów, podejmuje decyzję o istnieniu lub braku impulsu. Dopasowuje wyjście regeneratora według punktu styku G.703 (CCITT). Zespól kontrolny kontroluje poprawność transmisji – stopę błędu 10-3, 10-5 i przekazuje stany alarmowe do zespołu alarmowego. Zespół kontrolny umożliwia również zamkniecie pętli transmisji między regeneratorem nadawczym i odbiorczym w celu dokonania sprawdzenia specjalnym kodem 215-1 (pseudo przypadkowym)  generowanym w czasie kontroli testera traktu PL-TCK30. Zespól alarmowy wyświetla stany alarmowe: Tr (brak sygnału nadawczego), R (brak sygnału odbiorczego), -3 (przekroczenie stopy błędów 1*10-3), -5 (przekroczenie stopy błędów 1*10-5),     T (test bloku), Lp (zamknięta pętla transmisji). Zasilacz lokalny dostarcza 2 napięcia +5V i -5V do zasilania układów bloków

Regenerator

Przedwzmacniacz regeneratora dopasowuje układ wejścia do poprzedzającej lini kablowej. Wzmocniony sygnał wejściowy dostosowując kształt wzmocnionych impulsów wejściowych do kształtu typu cos2 ( w celu zmniejszenia wpływu przeników od impulsów sąsiednich). Wzmocniony sygnał razem z szumami podawany jest do układu decyzyjnego (zbudowanego na przerzutnikach typu D) czy jest informacja 1 czy 0. Z wyjścia przedwzmacniacza wzmocnione impulsy wejściowe podawane są również na układy odtwarzania zegara z obwodem rezonansowym (2048 kHz) utworzonym na kwarcu. Odtworzony sygnał zegara po wzmocnieniu steruje układem decyzyjnym oraz układem decydującym o szerokości zregenerowanych impulsów wyjściowych. Przy projektowaniu odcinków przy centralowych z zasady (ze względu na zakłócenia) skracamy odcinek regeneratorowy   o połowę w celu polepszenia stosunku sygnału do szumu.

Wybór par dla transmisji cyfrowej w kablu wieloparowym

W kablu wieloparowym (czwórkowym) należy wybierać wiązki nadawcze oddzielone co najmniej 3 wiązkami aby uzyskać dobre warunki dla transmisji cyfrowej. Również rolę ekranu spełnia 1 warstwa oddzielająca wiązki nadawcze od odbiorczych, wtedy przeniki są minimalne. Nie należy wybierać par do transmisji cyfrowej w jednej wiązce albo znajdujące się w rdzeniu, ponieważ na nią oddziaływają wszystkie otaczające je wiązki.

Jeżeli nie można spełnić wyżej wymienionych warunków należy skrócić odcinek regeneratorowy w celu uzyskania właściwego stosunku S/N (sygnał, szum). Należy przeznaczać do transmisji cyfrowej przede wszystkim nowe kable i w nich odpowiednio zagospodarować pary dla transmisji cyfrowej. Dobre dla transmisji cyfrowej są również kable dalekosiężne, na których istniało dotychczas zwielokrotnienie częstotliwościowe (systemy nośne). We wszystkich kablach wieloparowych, w których była przeprowadzana symetryzacja za pomocą dodatkowych kondensatorów należy je zdjąć przed włączeniem systemów cyfrowych. Należy usunąć na całej trasie cewki PUPINA aby nie wprowadzały dużej tłumienności dla sygnału cyfrowego. Nie należy krosować par w kablu aby zachować odstęp między parami kierunku nadawczego i odbiorczego na całej jego długości. Nie wskazane jest łączenie kabli o różnych parametrach (średnicach żył) ponieważ powoduje to w miejscach połączeń odbicia impulsów i skierowania ich do nadajnika jako dodatkowe zakłócenie. Zwiększanie stosunku sygnału do szumu S/N powoduje unikanie zakłóceń odbitych sygnałów.

Translacje

Rozróżniamy 2 typy translacji: translacje abonencką i translacje centralową. Blok translacji abonenckiej BTA składa się z zespołów translacji abonenckiej (6 translacji TA 10), zespołu sterującego TW10 i zespołu alarmów TW 20. Translacja abonencka umożliwia z jednej strony dopasowanie do lini abonenckiej, a z drugiej strony przekazuje sygnały akustyczne od abonenta do zespołów rozmównych w krotnicy BK. Dodatkowo wydziela z lini abonenckiej sygnały sygnalizacyjne TRON i RON. Translacja wyposażona jest w ręczna blokadę poszczególnych abonentów. Rejestry sterowane szyną danych zespołu sterującego w odpowiednim czasie przekazują do bloku sygnalizacji BS1 sygnały TRON i RON. Zespól alarmów TW 20 ma na celu rejestrować stany uszkodzenia translacji, układu sterowania i zasilania. W zespole alarmów znajduje się również generator 25 Hz w celu wysłania sygnału zewu do abonenta. Układ sterowania ma możliwość ręcznego resetowania (zerowanie układu).