Днепропетровскийнациональный университет железнодорожного транспорта им. ак. В.ЛазарянаКафедра АТС
Контрольнаяработа
Подисциплине: «Цифровыесистемы управления и обработки информации на железнодорожном транспорте»
Выполнилстудент гр. 5АТЗ-2
Учебный шифр
Проверилпреподаватель
г.Днепропетровск2007г
1. РАСЧЕТ ЦИФРОВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ИЗ НЕПРЕРЫВНОГО СИГНАЛА
Получитьцифровую последовательность из непрерывного сигнала с помощью алгоритмов работысистем IKM-30
Дано:
-тип аппаратуры IKM------- IKM-30;
-начальный сигнал ------------40sin(2π25t)
-частотадискретизации сигнала,fд --------4000 гц
По данным курсовой работы преобразование непрерывного сигнала в цифровую последовательностьвыполняется при помощи аппаратуры кодирования с постоянным шагом квантования.
Рассчитаем 5 амплитуд непрерывного сигнала, если время для первогоотсчета 0с, а остальные отсчеты получаются исходя из интерваладискретизации:
Тд= 1/fд = 1/4000=0,00025
Укажем 5 временных точек:
t0=0,
t1=t0+Тд = 0+0,00025=0,00025 c.
t2=t1+Тд = 0,00025+0,00025=0,0005 c.
t3=t2+Тд = 0,0005+0,00025=0,00075 c.
t4=t3+Тд = 0,00075+0,00025=0,001 c.
Зная временные точки рассчитаем амплитуды непрерывного сигнала вэтих точках, проведя таким образом дискретизацию по времени.
U0(t0)= 40*sin(2*π*25*t0)= 40*sin(2*π*25*0)=0, B
U1(t1)= 40*sin(2*π*25*t1)= 40*sin(2*π*25*0,00025)=1,57,B
U2(t2)= 40*sin(2*π*25*t2)= 40*sin(2*π*25*0,0005)=3,137,B
U3(t3)= 40*sin(2*π*25*t3)= 40*sin(2*π*25*0,00075)=4,699,B
U4(t4)= 40*sin(2*π*25*t4)= 40*sin(2*π*25*0,001)=6,254,B
Для нормирования по амплитуде найдем максимальные значенияамплитуды из найденных 5-ти значений. Такой является:
max =6,254 B
Коэффициент нормирования:
Y=X/max,
где Х=255 так как по условию задана система IKM-30
Y=255/6,254=40,77
Пересчитаем амплитуды с учетом коэффициента нормирования:
Dj=uj*Y
D0=u0*Y=40,77*0=0 (у.е.)
D1=u1*Y=40,77*1,57=64,01=64(у.е.)
D2=u2*Y=40,77*3,137=127,89=128(у.е.)
D3=u3*Y=40,77*4,699=191,578=192(у.е.)
D4=u4*Y=40,77*6,254=254,975=255(у.е.)
Перевод найденных амплитуд D в цифровой кодвыполняется кодером, структура которого показана на рис. 1.1. Схема содержит 8каскадов, т.к. ИКМ-30 использует восьмиразрядное кодирование.
/>
Рис. 1.1. Структурная схема кодирующего элемента для ИКМ-30
В качестве эталонных., используются такие напряжения:
Ucт0=128Δu, ucт1=64Δu, uст2 =32Δu, uст3 = 16Δu, uст4 = 8Δu, uст5 = 4Δu, uст6 = 2Δu, uст7 =Δu.
Результаты преобразований покажем в таблице 1.1.Номер отсчета Uэт Uкаскада Цифровой код
128
64
З2
16
8
4
2
1 1
128
64
З2
16
8
4
2
1
64
64
1 2
128
64
З2
16
8
4
2
1
128
1 3
128
64
З2
16
8
4
2
1
192
64
1
1 4
128
64
З2
16
8
4
2
1
255
127
63
31
15
7
3
1
1
1
1
1
1
1
1
1
В результате получили такие цифровые коды:
D0=00000000
D1=01000000
D2=10000000
D3=11000000
D4=11111111
2. РАСЧЕТЭЛЕМЕНТОВ ЦЕНТРАЛЬНОГО КОММУТАЦИОННОГО УЗЛА И ВЫНОСОВ
Рассчитать количествоабонентских модулей и плат на центральном узле и выносах, с учетом устройствабонентского уплотнения. Указать тип сигнализации между модулями узла связи, ирассчитать число потоков
Исходные данные:
— количество аналоговыхабонентов на центральной станции – 11000
— количество цифровыхабонентов на центральной станции – 800
— количество выносов ссамостоятельным управлением — 4
— количество выносов безсамостоятельного управления -1
— количество аналоговыхабонентов на каждом выносе – 400
— количество парсоединительных линий на одном выносе – 150
— тип линии – МЕДЬ
— число квартирныхабонентов – Хкв=300
— число административныхабонентов Хад=100
Решение
Рассчитаем число плат и модулей на центральной станции.
- Число аналоговых плат;
Pa= Sa/32 =11000/32=343,75
После округления Pa = 344
— Число цифровых плат:
Рц = Sц/16 =800/16=50
— Общее число плат:
Р = Ра + Рц = 50+344=394
Число модулей абонентского доступа:
N = P/20 =394/20=19,7
Послеокругления N =20
Рассчитаем число плат и модулей на выносах.
Т.к. количество абонентов на всех выносах одинаковое, тодостаточно произвести расчет только для одного выноса. Кроме того, при расчетахне будем учитывать цифровых абонентов, т.к. поусловию на выносах их нет.
— Число аналоговых плат:
Pa =Sa/32 = 400/32 = 12,5
После округления Pa =13
— Число модулей абонентского доступа:
N = Pa /20 =13/20 =0,65
Послеокругления N =1
Определим тип системы уплотнения на выносе.
Известно, что вынос обслуживает 400 абонентов В наличии имеетсятолько 150 пар соединительных линий. Анализируя количество абонентов, линий ивидов систем уплотнения выбираем систему уплотнения типа FSM-05 рассчитанную наорганизацию связи для пяти абонентов по одной линии.
Для предоставления связи через системы уплотнения задействуем 63соединительных линий. Тогда число абонентов, которое можно обслужитъ через системууплотнения FSM-05:
63*5 = 315.
Осталось в наличии: 150-63 = 87 соединительных линий. Оставшиеся 400- 315 = 85 абонентов получают 85 индивидуальных соединительных линии, и еще 2линии остаются в резерве.
Результаты расчетов плат, модулей и систем уплотнения показаны в таблице2.1.
Таблица 2.1.Центральная станция Вынос
Плат
Аналог.
Плат
Цифров. Модуль
Плат
Аналог. Модуль
Система уплотн.
и их
коллич.
Число
Линий
Под
Уплотн.
Число
Линий
Без
Уплотн.
Число
Линий
В резерве. 344 50 20 13 1
FSM-0.5.
63 63 87 2
Рассчитаем количество потоков между выносом и центральнойстанцией.
- Процентное соотношение административных абонентов:
Рад = Хад/(Хад +Хкв) * 100=100/(100+300)*100 = 25% .
— Процентное соотношение квартирных абонентов:
Ркв = Хкв/(Хад +Хкв) * 100=300/(100+300)*100 = 75% .
— Среднее число занятий канала на административного абонента:
Сад = 2,4Рад/58 =2,4*25/58=1,034
— Среднее число занятий канала на квартирного абонента:
Скв = 1,6Ркв/42 = 1,6*75/42=2,857
— Среднее число занятий каналов.
С = (С адРад + Скв Ркв)/100 = (1,034*25+2,857*75)/100 = 2,4
— Телефонная нагрузка на канал при средней длительности разговора t = 0.07
Yн = N*C*t = 400*2.4*0.07 = 67,2
где N — общее число абонентов на выносе.
Число каналов:
V= Yн / 0.525 = 67,2/0.525 = 128
— Число потоков:
П= V/ 30 = 128/30 = 4,266
После округления П= 5
Добавляя один резервный, окончательно получим 6 потоков на каждыйиз выносов Т.к. по заданию мы имеем выносы с самостоятельнымуправлением и без самостоятельного управления,то выбираем такие типы сигнализации:
— Между АТС и выносом с самостоятельным управлением — ОКС-7;
— Между АТС и выносом без самостоятельного управления — V5.2.
3. СИСТЕМАЭЛКТРОПИТАНИЯ ДЛЯ ВЫНОСОВ И
ЦЕНТРАЛЬНОЙ СТАНЦИИ
Определим систему электропитания на выносе. Для этого вычислимчисло нагрузок, которые обеспечивает вынос, после чего сможем определить типсистемы электропитания. Исходя из того., что на всех выносах имеется одинаковоечисло абонентов, расчеты целесообразно производить один раз, подразумевая, чтона остальных выносах устанавливаются такие же системы электропитания.
— Число нагрузок на выносе
N = Sа/300= 400/300 = 1,33
Послеокругления N =2
Известно, что система MPS-50 рассчитана на 1 нагрузку, MPS-150 — на 48 нагрузок, MPS-500 — на 72 нагрузки.Исходя из полученного числа нагрузок выберем на каждый из выносов систему МPS-50, где для повышения количестванагрузок отключим одну из двух аккумуляторных батарей.
Исходя из того, что на вынос подается однофазное питание, схемаподключения питающих клемм к щиту системы электропитания будет выглядеть так,как показано на рис. 3.1.
/>
Рис. 3. 1. Схема подключения однофазного питания на выносе
Определим систему электропитания на центральной станции.
Число нагрузок на центральной станции:
Nнав =(Sа + 2Sц)/300 = (11000+2*800)/300= 42
В результате выбираем систему типа MPS-150.
Т.к. по заданию на центральной станция используется двухфазноеэлектропитание, то схемаподключения к щитку электропитания будет выглядеть так,как показано на рис. 3.2.
/>
Рис. 3.2. Схема подключения двухфазного питания на центральнойстанции
4. СТРУКТУРАУЗЛА СВЯЗИ НА БАЗЕ ЦИФРОВОГО
КОММУТАЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯSI-2000
Основываясь на исходных данных и результатах расчетов, получимструктуру станции, которая показана на рис. 4.1.
Опишем принципы работы такого узла связи.
Узел управления mn предназначендля управления работой станции и коммутационного оборудования, а также дляосуществления контроля за станцией, а при необходимости, и для внесенияизменений в структуру самой станции. Представляет собой сервер IBM-PC, где в качествеоперационной системы применяется система реального времени, например, Windows-NT. Для связи с центральнойстанцией применяется локальная сетъ Ethernet. Узел коммутации SN на базе коммутационнойплаты МСА. Выполняет услуги адресации и физического соединения между потокамиданных. К узлу коммутации сходятся все узлы доступа (как местные, так иудаленные). Для подключения к узлам доступа используется интерфейсная платаТРС, рассчитанная на организацию связи 16-ти потоками ИКМ-30. На схеме (рис.4.1) ТРС показана только между выносами и станцией, т.к. именно для выносоввыполняется расчет числа 30-ти канальных потоков данных. Для связи с выносамииспользуем 2 платы ТРС, в общей сумме рассчитанных на 2*16=32 потока ИКМ-30, изкоторых мы используем только 5*5 =25 потоков ИКМ (5-ть выносов по 5-ть потоковна каждый). Остальные 7 потока остаются в резерве.
/>
Между выносом и ТРС применяется устройство OLE-34 для организацииудаленной связи (свыше 3 км). Сами выносы разделяются на два типа — выносы 1-4(SN) с самостоятельнымуправлением и вынос 5 (SAN) без самостоятельного управления. К каждомувыносу подключается по 400 аналоговых абонента, посредством интерфейса Z1. Исключением являетсявынос 1, где 315 абонентов подключается через 63 устройства цифровогоуплотнения FSM-05, а 85 — через индивидуальные соединительные линии. Для связицентрального коммутатора с выносами SN используется сигнализация ОКС-7, а с выносами SAN — протокол и интерфейс У5.2.
Местные узлы доступа AN подключаются к станции через станционныйинтерфейс V5.2.Число таких узлов соответствует рассчитанному и равно 20-ти. Где AN1-AN17 полностьюзадействованы под аналоговых абонентов (10880штук); AN19-AN20 — полностью подцифровых абонентов (544 штук); AN18 — совмещенный, где на 4-ех платахобслуживаются 120 аналоговых абонента, на 16-ти платах — 256 цифровых абонента.Цифровые абоненты подключаются через базовый доступ BRA.
5. ПЕРЕМЕШИВАНИЕИНФОРМАЦИИ (СКРЕМБЛИРОВАНИЕ)
Перед построением структуры скремблера определим число ячеекрегистра сдвига для скремблера. Т.к. длина информационного пакета по заданиюсоставляет G= 1000 бит,то число ячеек:
n = log( G + 1)/ log(2) = log(1000 + 1)/log(2) = 9.967
принимаем n = 10.
Т.к. число ячеек равно 10, то номера ячеек, которые будутиспользоваться для организации обратной связи такие: 3,10.Построим структурускремблера, учитывая, что тип скремблера по условию является скремблером с самосинхронизацией. При этом нечетные ячейкипримут состояние логической 1, а четные — логического 0.
/>
Рис. 5.1. Структура скремблера с самосинхронизацией
На вход скремблера поступают 8 бит цифрового кода для 0-го отсчета., полученногов разделе 1 данной курсовой работы, а именно: а =00000000.
Процесс скремблирования исходной последовательности покажем втаблице 5.1
Таблица 5.1. Скремблирование№ такта
/> Ячейки регистров скремблера
/>
Выход
/> 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Исходное состояние 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4 1 1 1 1 1 1 5 1 1 1 1 1 1 1 1 1 6 1 1 1 1 1 1 7 1 1 1 1 1 1 8 1 1 1 1 1
В результате получена перемешанная последовательность S0 =11101000
Вывод
В контрольной работе были рассмотрены методы расчета составляющихцифровой станции, произведен сам расчет и построена структурная схема станции.Выбраны системы электропитания, как для удаленных выносов, так и для самойстанции. А также произведено перемешивание цифровой последовательности с цельюуравновешивания числа 1 и 0, а также упрощения выделения тактовых импульсов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Лозовой И. А. Параметры каналов тональной частоты аппаратуры сИКМ. — М.: Радио и связь 1981.-88с.
2. Новиков В.А. Багуц В.П. Тюрин B.JL Многоканальная телефоннаясвязь на железнодорожном транспорте. -М.: Транспорт, 1982. -327с.
3. SI2000 цифровая коммутационная система CS505IAA Версия 5. Справочник поэксплуатации, Документационный центр, Крань, 1998.
4. Система электропитания MPS5Q KSSOS3000-EDR-030: Справочник поэксплуатации. Документационный центр, Крань, 1999.,
5. Шмытинский. ВВ.., Котов В.К., Здоровцов И.А. Цифровые системы передачиинформации; на железнодорожном транспорте. -М.: Транспорт, 1995.-23 S