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

Содержание

Слайд 2

ВЕДУЩИЕ ПРЕПОДАВАТЕЛИ Грузман Игорь Семенович, профессор кафедры ТОР, 4-415a; gisngtu@gmail.com (лекции,

ВЕДУЩИЕ ПРЕПОДАВАТЕЛИ

Грузман Игорь Семенович, профессор кафедры ТОР, 4-415a; gisngtu@gmail.com (лекции, практические

занятия)

Филатова Светлана Геннадьевна, доцент кафедры ТОР, 4-415 (практические занятия)

Мурасев Алексей Александрович, аспирант кафедры ТОР, 4-413 (лабораторные работы)

Райфельд Михаил Анатольевич, профессор кафедры ТОР, 4-415 (практические занятия)

Слайд 3

СТРУКТУРА КУРСА Лекции – 36 часов Практические занятия – 18 часов

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)
Слайд 4

ТЕМА №1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ. УРОВНИ ПЕРЕДАЧИ « Основные понятия

ТЕМА №1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ. УРОВНИ ПЕРЕДАЧИ

« Основные понятия Веданты» Из книги

Свами Шивананды « Йога и сила мысли»
Слайд 5

ТЕМА №2 ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИТСТИКИ ПЕРВЫЧНЫХ СИГНАЛОВ

ТЕМА №2 ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИТСТИКИ ПЕРВЫЧНЫХ СИГНАЛОВ

Слайд 6

ТЕМА №3 ПЕРВЫЧНЫЕ СИГНАЛЫ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ

ТЕМА №3 ПЕРВЫЧНЫЕ СИГНАЛЫ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ

Слайд 7

ТЕМА №4 КАНАЛЫ ПЕРЕДАЧИ Канал Грибоедова

ТЕМА №4 КАНАЛЫ ПЕРЕДАЧИ

Канал Грибоедова

Слайд 8

ТЕМА №5 ПОСТРОЕНИЕ ДВУСТОРОННИХ КАНАЛОВ

ТЕМА №5 ПОСТРОЕНИЕ ДВУСТОРОННИХ КАНАЛОВ

Слайд 9

ТЕМА №6 ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ТЕЛЕТРАФИКА

ТЕМА №6 ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ТЕЛЕТРАФИКА

Слайд 10

ТЕМА №7 ПОМЕХИ В КАНАЛЕ ПЕРЕДАЧИ Из сайта Семенова Ю.А. (ГНЦ ИТЭФ)

ТЕМА №7 ПОМЕХИ В КАНАЛЕ ПЕРЕДАЧИ

Из сайта Семенова Ю.А. (ГНЦ ИТЭФ)

Слайд 11

ТЕМА №8 ЭФФЕКТИВНОСТЬ СИСТЕМ СВЯЗИ Ноги, крылья… Главное — хвост!

ТЕМА №8 ЭФФЕКТИВНОСТЬ СИСТЕМ СВЯЗИ

Ноги, крылья… Главное — хвост!

Слайд 12

ТЕМА №9 ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ МНОГОКАНАЛЬНЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ

ТЕМА №9 ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ МНОГОКАНАЛЬНЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ

Слайд 13

ТЕМА №10 ПОСТРОЕНИЕ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ

ТЕМА №10 ПОСТРОЕНИЕ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ

Слайд 14

ТЕМА №11 ЦИФРОВЫЕ ИЕРАРХИИ

ТЕМА №11 ЦИФРОВЫЕ ИЕРАРХИИ

Слайд 15

ТЕМА №12 ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СЕТЕЙ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ

ТЕМА №12 ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СЕТЕЙ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ

Слайд 16

ТЕМА №13 ОСНОВЫ МАРШРУТИЗАЦИИ

ТЕМА №13 ОСНОВЫ МАРШРУТИЗАЦИИ

Слайд 17

ТЕМА №14 СИСТЕМЫ И СЕТИ СВЯЗИ Волоконно-оптические системы связи Мобильная связь

ТЕМА №14 СИСТЕМЫ И СЕТИ СВЯЗИ

Волоконно-оптические системы связи
Мобильная связь
Радиовещание и телевидение
Концепция

построения NGN сетей
Слайд 18

ИСТОРИЯ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ

ИСТОРИЯ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ

Слайд 19

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

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

№ 1 КВАНТОВАНИЕ СИГНАЛОВ
№ 2 СИСТЕМЫ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ
№ 3. ЛОГИЧЕСКИЙ

МЕТОД МАРШРУТИЗАЦИИ
Слайд 20

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Крухмалев В.В., Гордиенко В.Н., Моченов А.Д. и др. Основы

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Крухмалев В.В., Гордиенко В.Н., Моченов А.Д. и др. Основы построения

телекоммуникационных систем и сетей (учебник).- М.:Горячая линия, 2004, 510 с.
Томаси У. Электронные системы связи. - М.: Техносфера, 2007,1360 с.
Кириллов В.И. Многоканальные системы передачи (учебник) - М.:Новое знание, 2002, 750 с.
Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. - М: Вильямс, 2007 , 1104 с.
Величко В.В., Катунин Г.П., Шувалов В.П. Основы инфокоммуникационных технологий. - М.: Горячая линия, 2009, 712 с.
Слайд 21

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ. УРОВНИ ПЕРЕДАЧИ « Основные понятия Веданты» Из

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ. УРОВНИ ПЕРЕДАЧИ

« Основные понятия Веданты» Из книги Свами

Шивананды « Йога и сила мысли»
Слайд 22

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ Связь (communication) - обмен информацией или пересылка

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, электромагнитное поле, световые волны и т.д.).
Слайд 23

ОБОБЩЕННАЯ СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СИСТЕМЫ СВЯЗИ ИС - источник сообщения; ПР1 -

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);
CPП - среда распространения;
ПС - получатель сообщения.
Слайд 24

ОБОБЩЕННАЯ СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СИСТЕМЫ СВЯЗИ Переданное сообщение Первичный сигнал Модулированный сигнал

ОБОБЩЕННАЯ СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СИСТЕМЫ СВЯЗИ

Переданное сообщение

Первичный сигнал

Модулированный сигнал

Помехи

Принятый
сигнал

Демодулированный сигнал

Принятый первичный

сигнал

Принятое сообщение

Слайд 25

СРЕДА РАСПРОСТРАНЕНИЯ. ШКАЛА ЧАСТОТ Пример. Определить длину волны для частоты 100

СРЕДА РАСПРОСТРАНЕНИЯ. ШКАЛА ЧАСТОТ

Пример. Определить длину волны для частоты 100 кГц

Частота

– количество периодических изменений сигнала (напряжения или тока) в единицу времени
Слайд 26

УРОВНИ ПЕРЕДАЧИ Уровень - размер величины, выраженный в виде логарифма отношения

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;
абсолютный;
измерительный.
Слайд 27

ОТНОСИТЕЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ Относительные уровни передачи: по мощности: по напряжению: по току:

ОТНОСИТЕЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ

Относительные уровни передачи:
по мощности:

по напряжению:

по

току:

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.

Точка нулевого относительного уровня (ТНОУ) – точка, относительно которой определяются уровни.
Собственный уровень этой точки равен 0.

Слайд 28

ОТНОСИТЕЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ Взаимосвязь между численными значениями уровней передачи по мощности, напряжению

ОТНОСИТЕЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ

Взаимосвязь между численными значениями уровней передачи по мощности, напряжению и

току

Переход к абсолютным величинам мощности, напряжения или тока:

Слайд 29

АБСОЛЮТНЫЙ УРОВЕНЬ Абсолютный уровень - уровень величины, вычисленный по отношению к

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 .
Слайд 30

АБСОЛЮТНЫЙ УРОВЕНЬ Абсолютный уровень мощности (дБм) - отношение, выраженное в дБ,

АБСОЛЮТНЫЙ УРОВЕНЬ

Абсолютный уровень мощности (дБм) - отношение, выраженное в дБ, значения

мощности сигнала в какой-либо 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).
Слайд 31

АБСОЛЮТНЫЙ УРОВЕНЬ Абсолютный уровень тока (дБт)- отношение значения тока сигнала в

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 .
Слайд 32

ПРИМЕР 1.Определить величины мощности и напряжения гармонического сигнала на сопротивлении R=

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.
Слайд 33

ПРИМЕР 2. Напряжение гармонического испытательного сигнала, измеренное в канале передачи на

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).
Слайд 34

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ Измерительный уровень - абсолютный уровень в рассматриваемой точке при

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.
Слайд 35

ЗАТУХАНИЕ И УСИЛЕНИЕ В КАНАЛЕ ПЕРЕДАЧИ S=10lg(WН / WГ)= pН -рГ,

ЗАТУХАНИЕ И УСИЛЕНИЕ В КАНАЛЕ ПЕРЕДАЧИ

S=10lg(WН / WГ)= pН -рГ, дБ


Усиление устройства - логарифм отношения значения величины, измеряемой на выходе устройства, к значению величины, измеряемой на входе этого устройства.

S=10lg(WВЫХ/WВХ), дБ

A=10lg(WГ/WН)= рГ-pН, дБ

A= 10lg(WВХ/WВЫХ) , дБ

Затухание устройства - логарифм отношения значения величины, измеряемой на входе устройства, к значению величины, измеряемой на выходе этого устройства (или цепи)

Слайд 36

ДИАГРАММА УРОВНЕЙ КАНАЛА ПЕРЕДАЧИ УСпер - усилитель с усилением равным Sпер;

ДИАГРАММА УРОВНЕЙ КАНАЛА 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;
УСпр - усилитель с усилением равным Sпр

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

Слайд 37

ДИАГРАММА УРОВНЕЙ КАНАЛА ПЕРЕДАЧИ Уровни передачи на выходе i-го усилителя: рперi

ДИАГРАММА УРОВНЕЙ КАНАЛА ПЕРЕДАЧИ

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.

pпер

pвх

pпр1

pпер1

pпр2

pпер2

pпр

pвых

Слайд 38

ДИАГРАММА УРОВНЕЙ КАНАЛА ПЕРЕДАЧИ Диаграмма уровней - график, показывающий распределение уровней передачи вдоль тракта передачи.

ДИАГРАММА УРОВНЕЙ КАНАЛА ПЕРЕДАЧИ

Диаграмма уровней - график, показывающий распределение уровней передачи

вдоль тракта передачи.
Слайд 39

ДИАГРАММА УРОВНЕЙ КАНАЛА ПЕРЕДАЧИ Измерительная диаграмма уровней соответствует измерительному уровню мощности

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
Слайд 40

ПРИМЕР Дано: трехкаскадная система состоит из двух усилителей и одного фильтра.

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:

Слайд 41

ПРИМЕР 2) выходную мощность Wвых в Вт и дБм; 3) усиление

ПРИМЕР

2) выходную мощность Wвых в Вт и дБм;

3) усиление дБ

каждого из этих трех каскадов;

S1 = 100, S2 = 40 и S3 = 0,25

Слайд 42

ПРИМЕР 4) результирующий коэффициент усиления в дБ; 5) остаточное затухание; 6) построить диаграммы уровней системы

ПРИМЕР

4) результирующий коэффициент усиления в дБ;

5) остаточное затухание;

6) построить диаграммы

уровней системы
Слайд 43

ПРИМЕР. ДИАГРАММА АБСОЛЮТНЫХ РОВНЕЙ

ПРИМЕР. ДИАГРАММА АБСОЛЮТНЫХ РОВНЕЙ