|
| |
|
Слаботочка Книги Отражающий слой  Первичный путь Рис. 1.17. Модель двухлучевого распространения сигнала системы, позволяющей вести передачу с ОБП,- системы AR-6A, которая дает возможность существенно повысить использование полосы частот. Эта система позволяет организовать до 6000 телефонных каналов в 30-мегагерцовых радиоканалах системы в диапазоне 6 ГГц. Поскольку в каждом радиоканале размещается много телефонных каналов, радиорелейные системы обычно содержат некоторое дополнительное оборудование и дополнительные каналы для организации обслуживания системы несмотря на перерывы в связи, которые могут произойти по одной из следующих причин: замираний из-за многолучевости; неисправности оборудования; профилактического обслуживания; затухания в дожде. На некоторых маршрутах источником перерывов в связи в радиорелейных системах чаще всего являются замирания из-за многолучевости. На рис. 1.17 показана простая модель многолучевогс распространения сигнала, возникающего вследствие отражени! радиоволн в атмосфере. В модели показаны два луча: первичный i задержанный вторичный. Если вторичный луч приходит в противофа зе с первичным, то суммарный сигнал сильно затухает, Затухани* зависит как от уровня, так и от фазы вторичного луча. Достаточн( часто замирания принимают лишь номинальные значения и могу быть скомпенсированы увеличением мощности сигнала в передатчике называемым запасом на замирание. Однако в некоторых случая: принимаемый сигнал уменьшается практически до нуля, а это озна чает, что связь по каналу временно прерывается. Частотное разнесение, К счастью, исключительно глубоки! замирания оказывают влияние в каждый данный момент времени н. работу только одного канала (несущей частоты). Поэтому для про пускания нагрузки основного канала с замираниями можно исполь зовать дополнительный канал, включающий в себя резервные пере датчик и приемник. Выбор и подключение резервного канала выполняются автома тически без прерывания обслуживания. Этот метод борьбы с зами раниями из-за многолучевости получил название частотного раз несения. Заметим, что частотное разнесение обеспечивает такж аппаратное резервирование для защиты от отказов оборудование i Система радиорелейной связи TD-3 при полной загрузке ис-чьзует 12 каналов: 10 основных и 2 резервных для защиты. Эту з.бенность системы называют по-разному: 2 для 10, 10 на 2, ЮХ защитных переключения. Некоторые системы, используемые для санизации связи на короткие расстояния,-используют 1X1 защит-переключение, поскольку такой метод защиты более легок в [лизации. Однако, поскольку для пропускания нагрузки можно, по цеству, использовать лишь половину ширины полосы частот, при-1ение новых систем с защитой 1X1 обычно допускается лишь незагруженных направлениях. Чтобы обеспечить непрерывность обслуживания нагрузки, защит-ё переключение каналов должно производиться автоматически. Выключение составляют лишь случаи, связанные с. техническим об- tживaниeм оборудования. Обычная типовая задача - восстановить луживание в течение 30 мс с тем, чтобы минимизировать ощути-i(e последствия нарушения связи при передаче сообщений. Более *итичным является требование восстановить обслуживание прежде, м сработает схема сигнализации, реагирующая на пропадание сигала как на разъединение цепи передачи информации. Непредвиден-Ве разъединение происходит в тех случаях, когда перерыв в связи гится более 1 ... 2 с. Пространственное разнесение. Поскольку глубокие замирания вникают лишь в тех случаях, когда вторичный луч приходит точно противофазе с первичным лучом, то маловероятно, что при прохо-дении сигнала по двум путям разной длины замирания наступят Ьювременно в обоих случаях. Рис. 1.18 иллюстрирует метод, полу-ший название пространственного разнесения. Этот метод прелагает использование для защиты от замираний из-за многолуче-сти нескольких путей передачи разной длины. Как показано на [сунке, один передатчик облучает две приемные антенны, закреп-Мные на вышке на некотором расстоянии одна от другой. И несмот-на то, что разница длин путей сигнала может быть меньше мет-она является достаточной при использовании СВЧ колебаний, на волны которых - порядка десятых метра. Дождь является другим источником возникновения замираний сверхвысоких частотах, связанных с изменениями атмосферных ювий. Как уже упоминалось, затухание в дожде наиболее сильно зывается в системах, работающих на более высоких частотах рядка 11 МГц и выше). Однако, к сожалению, ни частотное, ни ранственное разнесения не могут служить надежным средством ты от замираний, обусловленных дождем. В этом случае в каче-резерва высокочастотного канала иногда используют канал с [ее низкими частотами.  Рис. 1.18. Пространственное разнесение Спутники. Начиная с запуска первого международного спутника связи в 1965 г. произошел феноменальный рост объема использования средств спутниковой связи для международного телефонного обмена. Использование спутников в Соединенных Штатах начинает проявлять тенденцию относительного роста, в основном для обслуживания частных линий и распределения телевизионных программ. В целях содействия развитию конкуренции в спутниковой связи Федеральная комиссия по связи приняла документ Docket 16495. На основании этого документа фирмы Western Union, РСА и American Satellite получили возможность организовать обслуживание абонентов с помощью арендуемых линий спутниковой связи, не вступая в прямую конкурентную борьбу с фирмой AT&T. Поэтому этот документ, как стали потом говорить, определил политику открытого неба . Позже фирмы IBM [7] и Xerox [8] объявили о своих намерениях перейти к использованию спутников для предоставления услуг связи. Поскольку эти системы разработаны и фирме AT&T разрешено предоставлять дополнительные услуги спутниковой связи ~, то стоимость передачи на большие расстояния будет уменьшаться и появятся новые предложения. В определенном смысле система спутниковой связи - это система радиорелейной связи, но только с одним ретранслятором: повторителем в открытом космосе. По существу, некоторые системы спутниковой связи используют те же самые полосы частот в диапазоне 4 и 6 ГГц, что и наземные радиосистемы. Однако характер таких линий связи открывает дополнительную возможность организации новых видов обслуживания, которые раньше нельзя было обеспечить с помощью наземных систем прямой связи между двумя пунктами. Распределение телевизионных программ является одной из задач, в наибольшей степени подходящих для выполнения с помоиц>ю спутников связи. Спутники прямого вещания (DBS - direct broadcast satellite), ориентированные на обслуживание домашних приемников, оказываются в настоящее время технически реализуемыми и экономически целесообразными. Если будут приняты соответствующие регламентирующие документы, то будет разработан широкий ассортимент новых услуг, связанных с телевидением, в масштабе всей страны. Один из недостатков спутниковой связи - это присущая ей задержка распространения сигнала вследствие достаточно большой длины пути его передачи. Для стационарного спутника эта задержка (не включая наземные линии связи) вверх и вниз составляет 250 мс. Поэтому полное время распространения сигнала по цепи, организованной на линиях спутниковой связи, для передачи в обоих направлениях составляет более половины секунды. Задержки сигнала тако-  Автор имеет в виду спутник системы связи Интелсат . В Советском Союзе практическое использование ИСЗ как ретрансляторов для передачи информации началось с запуска 23 апреля 1965 г. спутника связи Молния-1 :- Прим. ред. Запрет на участие фирмы AT&T в организации обслуживания спутниковой связью был снят в июле 1979 г. порядка весьма ощутимы при разговоре, хотя и не являются недо-тимыми. Влияние задержек распространения сигнала может быть юмпенсировано сочетанием каждой линии спутниковой связи с намой, используемой для организации обратного направления. Та-образом, общая задержка распространения сигнала будет опре-яться только одной линией спутниковой связи. Аналогичным об-ом можно использовать существующие наземные линии связи в случаях, когда требуемое увеличение емкости экономически [есообразно осуществлять с использованием систем спутниковой зи. Большие задержки могут оказать значительное, почти исклю-1ющее возможность использования влияние при передаче данных системах определенных типов. Наиболее распространенным мето-исправления ошибок при передаче данных является повторная дча блоков данных, в которых были обнаружены ошибки. Как обычно принято, в каждый момент времени передается только ;н блок прежде чем начнется передача следующего, источник идает подтверждения с противоположной стороны. Таким обрати, если задержка в передаче сигнала окажется намного больше, 1М время передачи одного блока, то это эквивалентно уменьшению пускной способности системы к снижению использования кана- 1.2.7. Факторы, влияющие на качество передачи Одним из самых трудных моментов при проектировании аналоги телефонной сети является установление правил распределения 1с рм на качество передачи по отдельным подсистемам связи в пре-чах этой сети. Если использовать субъективные оценки качест-передачи слушателями, то сравнительно просто [9] можно оп-елить некоторые характеристики - нормы качества передачи от яого оконечного устройства до другого. Эти нормы уточняются с четом оценки экономической целесообразности поставленных задач. 1нако, если учесть, что сеть содержит мириады типов оборудова-ля, которые к тому же встречаются на сети в различных сочетани-то станет совершенно ясно, что проектирование какого-то Гдельного элемента сети таким образом, чтобы во всех случаях 1И удовлетворены все поставленные требования, задача достаточ-сложная. Значительные кредиты позволили частным компаниям, нимающимся эксплуатацией оборудования в Соединенных Штатах, зработать национальную сеть связи с теми устойчивыми характеристиками функционирования, которыми она обладает. При установлении норм качества передачи на аналоговой сети еобходимо учитывать следующие основные факторы: затухание гнала, шум, помехи, переходные помехи, искажения, эхо-сигна-л, возбуждение канала, а также различные дефекты передачи, свя-анные с модуляцией и использованием несущей. Затухание сигнала. Тесты, связанные с субъективными прослу-1иваниями, показали, что преобладающие потери мощности звуково- го сигнала [10] при установлении телефонного соединения, должны лежать в пределах 8 дБ. Исследования [11] телефонных соединений при местной связи показывают, что типичное местное соединение имеет затухание, превышающее норму всего лишь на 0,6 дБ. Исследования, проведенные на междугородной сети [12], показали, что при установлении междугородного соединения среднее значение затухания превышает норму на 6,7 дБ. Эти же исследования показали, что стандартное отклонение затухания при установлении междугородных соединений составляет 4 дБ (значительная доля которого зависит от абонентских шлейфов). Таким образом, 84% всех междугородных соединений характеризуется затуханием порядка 19,3 дБ, что оказывается на 11 дБ выше идеального . Поскольку на магистральных линиях междугородной сети связи всегда используются усилители, которые компенсируют затухание линии, то, казалось бы, можно просто спроектировать эти линии таким образом, чтобы номинальное значение вносимого затухания было равно нулю. Однако, как будет показано в дальнейшем, учет мешающих факторов в виде эха и возбуждения канала диктует необходимость некоторого минимального остаточного затухания в большинстве аналоговых магистральных линий связи. Помехи. Шум и помехи можно охарактеризовать как нежелательные электрические сигналы, флуктуирующие случайным образом. Помехи обычно имеют более структурированный характер, чем шум, поскольку они появляются в результате нежелательного объединения в сети нескольких сигналов. Если сигнал помехи воспринимается как информационный или близкий к информационному, то такой вид помех называют переходными помехами . В число основных источников переходных помех входит связь между жилами кабеля, нелинейные компоненты, влияние которых проявляется при передаче сигналов ЧРК, неадекватная фильтрация или смещение несущей в аппаратуре ЧРК, а также межсимвольная интерференция в аппаратуре группообразования с временным разделением. Переходные помехи, особенно, если они вняхные, становятся одним из самых нежелательных и наиболее существенных по вносимым искажениям видов помех, которые могут возникать на сети связи. В аналоговых системах регулировать переходные помехи весьма трудно, поскольку диапазон изменения уровней мощности сигнала речи весьма велик (перекрывает динамический диапазон в 40 дБ). Абсолютный уровень мощности переходных помех от мощного сигнала (высокого уровня) должен значительно отличаться от низкого уровня полезного сигнала. По существу, переходные помехи особен- Закон распределения затухания не является строго нормальным. Поэтому стандартное отклонение служит лишь удобным средством параметризации случайных изменений. Термин переходные помехи используется также для характеристики взаимных влияний цепей, предназначенных рля передачи неречевых сигналов, когда помеха имеет сигналоподобное представление. Например, переходные помехи на линиях передачи данных представляют собой мешающий сигнал, который накладывается на полезный сигнал от другой аналогичной линии передачи данных. Рис. 1.19. Образование переходных помех на ближнем и дальнем концах т заметны во время пауз в период Крёговоров, когда уровень мощности Клезного сигнала равен нулю. Щ Рассмотрим наиболее общие фор- ы проявления переходных помех. 3 них можно выделить две, имею- ие особое значение для инжене- )в-связистов, а именно: переходов помехи на ближнем конце 1БК) и переходные помехи на ьнем конце (ПДК) . Пере- Ьдные помехи на ближнем конце рассматривают как образование вязи между передатчиком и приемником в некоторой точке. чень часто именно этот вид переходных помех является наиболее решающим вследствие того, что разность уровней мощности пере-Ьваемого и принимаемого сигналов оказывается очень большой. Вереходные помехи на дальнем конце рассматривают как образова;-feke нежелательной связи приемника, на который поступает полезный йгнал с удаленного передатчика, с другим передатчиком. Оба вида Греходных помех показаны на рис. 1.19. Шум. Наиболее общим видом шума, который исследуется в Системах связи, является белый шум, характеризующийся гауссов-ясим (нормальным) распределением значений амплитуд. Этот вид яума легко анализировать и легко определять, поскольку он возни-ает как тепловой шум во всех элекрических компонентах систем шои. Аккумуляторные батареи, используемые для питания абонентских шлейфов, являются также источником этого вида шума. Белый йцум представляет собой настоящий случайный процесс в том смысле, !ТО отсчет его значения в любой момент времени некорреклирован р отсчетом, взятым в любой другой момент. Другими, также общиий к)рмами шума в телефонных сетях являются импульсный шум и м квантования, возникающие в устройствах преобразования ре-в цифровую форму (см. гл. 3). В большинстве случаев импульсный м возникает в результате переходных процессов в коммутацион-IX устройствах на электромеханических коммутационных станциях, коммутационные системы шагового и панельного типов являются 1ВНЫМИ виновниками возникновения импульсного шума. В более щних системах коммутации (например, системе № 1ESS), в j. .opbix в качестве коммутационных приборов используются герко-новые реле с запаянными в стеклянной колбе контактами, импульс-й шум невелик. В то время как белый шум обычно оценивается единицах средней мощности, импульсный шум оценивается числом -Jl*пyльcoв в секунду. Импульсный шум обычно в меньшей степени отражается на качестве речи, чем белый шум. Однако им-.йульсный шум, по-видимому, в наибольшей степени проявит свое хрицательное влияние при передаче данных. Английское обозначение ПБК - NEXT (near-end crosstalk), а ПДК - FEXT (far-end crosstalk).- Прим. перев. 1 2 3 4 5 6 [7] 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 |