Номинальные цепи

Каналы и тракты проектируемых линий передачи должны отвечать определенным требованиям, предъявляемых к их параметрам, основными из которых являются: мощность шумов и вероятность ошибки.

Для нормирования параметров цифровых каналов и трактов используются номинальные цепи, представляющие собой цифровые тракты определенной длины с установленным количеством оконечного и промежуточного оборудования.

Конфигурация номинальных цепей отображает оборудование формирования типовых каналов и трактов оконечных пунктов и максимальное число транзитов (или переприемов) по тональной частоте и на основе первичных, вторичных, третичных и четверичных каналов плезиохронной цифровой иерархии или соответствующих информационных структур (виртуальные контейнеры, синхронные транспортные модули) синхронной цифровой иерархии на всех участка цифровой первичной сети. Максимальное число транзитов (переприемов, выделений) регламентируется только для транзитов с аналого-цифровым преобразованием, поскольку транзит сигналов в цифровой форме не вызывает ухудшения качества передачи сообщений, а номинальные цепи канала тональной частоты и основного цифрового канала (ОЦК) должны быть едиными.

Максимальная протяженность номинальной цепи ОЦК в ВСС (рис. 8.1, а) составляет 13900 км при максимальном числе транзитов, равном десяти (из них четыре - на участке магистральной первичной сети, два - на участках внутризоновой первичной сети, четыре - на участках местной первичной сети). Максимальное число транзитов групповых трактов в номинальной цепи ОЦК магистральной первичной сети устанавливается не более 49 (не более 15 по каждому виду транзита - первичного, вторичного, и других групповых трактов).

На рис. 8.1, б - г представлены структуры номинальных цепей ОЦК для местного, внутризонового и магистрального участков первичной сети соответственно.

При проектировании ЦСП и оценке их параметров необходимо учитывать следующие особенности.

Так как в ЦСП аналоговые сигналы преобразуются в цифровую форму, то не существует непосредственной взаимосвязи между энергетическими характеристиками цифрового группового сигнала и исходных аналоговых сигналов, т. е. параметры ЦСП практически не зависят от загрузки. Таким образом, понятие ЧНН, весьма важное для аналоговых систем, фактически теряет свое значение для ЦСП.

Коэффициент ошибок, являющийся одной из важнейших характеристик цифровой линии передачи, может существенно изменяться в зависимости от затухания тракта передачи (в некоторых случаях изменение затухания регенерационного участка на 1 дБ может вызвать изменение коэффициента ошибок почти на порядок. Таким образом, значение коэффициента ошибок в целом во многом определяется его величиной на худшем участке линейного тракта, которым обычно является участок наибольшей длины, т. е. значение коэффициента ошибок увеличивается не пропорционально общей длине магистрали, а в зависимости от статистического распределения длин регенерационных участков. Для цифровых систем и линий передачи различного вида цифровых каналов и трактов характерно наличие определенного порога затухания регенерационного участка, ниже которого система или тракт практически работают идеально, а при незначительном превышении могут оказаться непригодными для практического использования. Поэтому поддержанию требуемого отношения сигнал-помеха (ОСП) а, следовательно, и коэффициента ошибок, в ЦСП необходимо уделять особое внимание. Отметим, что в ЦСП при увеличении дальности связи за счет установки дополнительных регенераторов легко обеспечить заданные требования к вероятности ошибки, определяющей качество передачи. Для этого необходимо незначительно увеличить ОСП на входе регенератора за счет небольшого сокращения длины регенерационного участка или заранее предусмотреть в регенераторе запас по помехоустойчивости на необходимую величину. Так, в тракте, состоящем из 100 участков регенерации, можно обеспечить такую вероятность ошибки, как и на одном участке, если повысить ОСП на входе регенератора всего на 1 дБ, что требует сокращения длины регенерационного участка примерно на 2%.

При нормировании параметров цифровых каналов и трактов первичной сети за основу принимаются параметры ОЦК. Мощность шумов на выходе канала, возникающих за счет ошибок в линейном тракте (наличие в составе соединения каналообразующего оборудования и оборудования временного группообразования -мультиплексирования, а также аппаратуры цифровых систем коммутации не должно приводить к увеличению числа ошибок), может быть оценена следующим образом.

Если т - число символов в кодовой комбинации АИМ отсчета и некоторый i- й символ принят ошибочно, то величина ошибки в декодированном сигнале (при равномерном квантовании) U _ош = 2 ^{i -1} d (d - шаг квантования). В этом случае мощность шума на единичном сопротивлении

Р _шд = ,

где р_i - вероятность ошибочного приема i- го символа.

Учитывая, что вероятность ошибки р _ош является весьма малой величиной и в кодовых комбинациях отдельных каналов в основном будут появляться одиночные ошибки, р_i» р _ош. В этом случае

.

В частном случае для сигнала с гауссовским распределением и коэффициентом загрузки k = s /U (s - среднеквадратическое значение сигнала, U - максимальное значение сигнала, соответствующее порогу ограничения) мощность сигнала равна

Р _с = s ² = k ^2. U ²,

а отношение сигнал-помеха определяется (с учетом, что для симметричного двоичного кода d = 2 U /2 ^m)

Р _с/ Р _шд = 3 k ² U ²/4 ^mр _ош d ² = 3 k ²/ 4 р _ош. (8.1)

Результаты расчетов в соответствии с (8.1) при 20lg k = - 12 дБ (что соответствует приблизительно пик-фактору речевого сигнала равного 12 дБ) приведены в табл. 8.1.

Таблица 8.1

р ош	10-4	10-5	10-6	10-7	10-8	10-9	10-10
А з = 10 lg (Р с/ Р шд)	27,4	37,1	47,1	57,1	67,1	77,1	87,1

Ошибки в линейном цифровом тракте приводят к искажениям исходного аналогового сигнала на выходе декодера. При передаче телефонного сигнала по ЦСП ИКМ-ВРК влияние ошибок для абонента проявляется не в виде шума, а в виде щелчков.

Экспериментальные исследования показали, что эти щелчки наиболее заметны при ошибочной регенерации одного из двух наибольших по весу разрядов в кодовой комбинации. Для симметричного кода это разряд, определяющий полярность отсчета, и первый разряд кода сегмента. Для сохранения удовлетворительного качества можно допустить в телефонном канале на основе ОЦК не более одного щелчка в минуту. Следовательно, при частоте дискретизации f _д = 8 кГц, что соответствует передаче для каждого ОЦК 8 × 10³ × 60 = 480 × 10³ кодовых комбинаций в минуту, можно допустить ошибочный прием одного из 2 × 480 × 10³ символов в минуту. Считая при этом ошибочный прием любого символов равновероятным, вероятность ошибочного приема символа для всего линейного тракта должна удовлетворять условию р _ош £ 1/960 × 10³» 10 ^–6.

Эта величина является допустимой вероятностью ошибки р _{ош доп} и всегда должна быть выдержана при проектировании цифровых трактов. Для выполнения этого требования при международном соединении, максимальная протяженность которого в соответствии с рекомендациями МСЭ-Т (МККТТ) составляет 27500 км, должны выполняться более жесткие требования к значению р _{ош доп} на различных участка номинальной цепи ОЦК. Если для каждого из национальных участков международного соединения принять р _нац = 0,4 р _{ош доп} = 0,4 × 10 ^–6 и равномерно распределить эту норму между участками цепи ОЦК, то получим р _маг = р _вз = р _м = р _аб = 10 ^–7, где р _маг, р _вз, р _м, р _аб - допустимые вероятности ошибки для магистрального, внутризонового, местного и абонентского участков номинальной цепи соответственно. Для номинальной цепи ОЦК при организации международного соединения длина магистрального участка равна L _маг = 10000 км, длина внутризонового участка L _вз = 600 км, длина местного участка L _м = 100 км Теперь нетрудно получить следующие нормированные условные значения вероятности ошибки на 1 км линейного тракта:

для магистрального участка р _1маг = 10 ^–7 / 10000 = 10 ^{– 11},

для внутризонового р _1вз = 10 ^–7 / 600 = 1,67×10 ^{– 10},

для местного участка р _1м = 10 ^–7 / 100 = 10 ^{– 9}.

Зная эти величины, можно определить требования к коэффициенту ошибок - допустимой вероятности ошибки одиночного регенератора (с учетом участка сети, на котором он используется): р _р = р ₁ × l _ру, где - длина регенерационного участка. При известном значении р _р нетрудно установить допустимую защищенность на входе решающего устройства регенератора А _доп. Для этого можно воспользоваться результатами, приведенными в гл. 6.

8.2. РАСЧЕТ ДЛИНЫ РЕГЕНЕРАЦИОННОГО УЧАСТКА ЦСП ПО ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ

КАБЕЛЯМ