Сборник типовых учебных программ для высших учебных заведений по специальности -45 01 03 сети телекоммуникаций специальные дисциплины минск 2004
| Вид материала | Документы |
- Грамм для высших учебных заведений по специальности 1-45 01 01 многоканальные системы, 1416.93kb.
- Учебная программа для высших учебных заведений по специальности 1-45 01 01 Многоканальные, 1211.5kb.
- Грамм для высших учебных заведений по специальности i-54 01 04 метрологическое обеспечение, 855.16kb.
- Типовая учебная программа для высших учебных заведений по специальности: 1-23, 794.76kb.
- Типовая учебная программа для высших учебных заведений по специальности: 1-21, 290.18kb.
- Типовая учебная программа для высших учебных заведений по специальности 1-33, 400.17kb.
- Типовая учебная программа для высших учебных заведений по специальности: 1-23, 987.19kb.
- Типовая учебная программа для высших учебных заведений по специальности 1-23, 164.64kb.
- Типовая учебная программа для высших учебных заведений по специальности 1-21, 454.66kb.
- Типовая учебная программа для высших учебных заведений по специальности: 1-51, 121.82kb.
Утверждена
УМО вузов Республики
Беларусь по образованию в области
информатики и радиоэлектроники
« 03 » июня 2003 г.
Регистрационный № ТД-45-016/тип.
ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ
Учебная программа для высших учебных заведений
по специальности I-45 01 03 Сети телекоммуникаций
Согласована с Учебно-методическим управлением БГУИР
« 28 » мая 2003 г.
Составитель:
М.Ю. Хоменок, доцент кафедры сетей и устройств телекоммуникаций Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», кандидат технических наук
Рецензенты:
А.И. Воронов, начальник Проектного и научно-исследовательского республиканского унитарного предприятия «Гипросвязь», кандидат технический наук;
С.И. Каракулько, начальник информационно-аналитического центра Проектного и научно-исследовательского республиканского унитарного предприятия «Гипросвязь»
Рекомендована к утверждению в качестве типовой:
Кафедрой сетей и устройств телекоммуникаций Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол № 9 от 07.03.2002 г).;
Научно-методическим советом по направлению I-45 Телекоммуникации УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол № 1 от 20.06.2002 г.)
Действует до утверждения oбразовательного стандарта по специальности
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Типовая программа по курсу «Цифровые системы передачи» разработана для специальности I-45 01 03 Сети телекоммуникаций высших учебных заведений.
В результате освоения курса студент должен:
знать:
- принципы и базовые технологии построения цифровых систем передачи;
иерархию цифровых систем передачи;
- принципы построения функциональных узлов каналообразующей аппаратуры для систем с частотным, временным и кодовым разделением;
- методы проектирования цифровых каналов передачи;
методы тактовой, сетевой синхронизации и выравнивания скоростей цифровых систем передачи;
- технологию построения цифровых систем передачи сетей проводного и беспроводного доступа;
- принципы и базовые технологии построения цифровых систем передачи транспортных сетей;
- методы сопряжения синхронных и асинхронных сетей связи, их элементов, а также абонентских установок этих сетей;
- технологию измерений и особенности использования контрольно-измерительной аппаратуры в цифровых системах передачи;
уметь характеризовать:
- особенности алгоритмического обеспечения протоколов и технических средств, используемых при построении цифровых систем передачи;
- возможности современных технологий построения каналообразующей аппаратуры на сетях доступа и транспортных сетях;
уметь анализировать:
- работу узлов цифровых систем передачи и причины нарушения их функционирования;
- тенденции развития технологий построения цифровых систем передачи транспортных сетей и сетей доступа;
приобрести навыки:
проектирования и расчета оборудования цифровых каналов передачи;
измерений параметров каналов цифровых систем передачи и работы с контрольно-измерительной аппаратурой.
Базовыми дисциплинами по курсу являются «Теория электрической связи», «Цифровая обработка сигналов», «Теория электрических цепей», «Цифровая и вычислительная техника», «Системы коммутации», «Документальные службы и терминальные устройства систем телекоммуникаций», «Прикладное программирование».
Программа рассчитана на объем 96 учебных часов. Примерное распределение учебных часов по видам занятий: лекций –64 часа, лабораторно-практических занятий – 32 часа.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
ВВЕДЕНИЕ
Содержание курса, его задачи, связь с другими дисциплинами. Краткий исторический очерк развития цифровой связи и цифровых систем передачи информации. Первичные сигналы: телефонный сигнал, сигнал звукового вещания, факсимильный сигнал, телевизионный сигнал, телеграфный сигнал и сигнал передачи данных. Каналы связи: проводные, волоконно-оптические, радио- и гидроакустические. Математические модели каналов связи. Оборудование ЦСП. Основные особенности ЦСП сетей доступа и транспортных сетей. Иерархия ЦСП.
Раздел 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЦИФРОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ
Тема 1.1. АНАЛОГО-ЦИФРОВОЕ И ЦИФРОАНАЛОГОВОЕ
ПРЕОБРАЗОВАНИЕ В ЦСП
Импульсно-кодовая модуляция. Дифференциальная ИКМ. Адаптивные ИКМ и ДИКМ. Дельта – модуляция. Спектральное кодирование сигналов. Модельное кодирование источника. Критерии качества передачи телефонного сигнала. Методы кодирования речевого и факсимильного сигналов. Кодирование цифровых данных в ИКМ-системах. Методы двоичного кодирования и ошибки квантования. Основной цифровой канал. Примеры стандартных ИКМ-систем.
Тема 1.2. МЕТОДЫ МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЯ ПОТОКОВ ДАННЫХ
Частотное и временное мультиплексирование. Временное мультиплексирование двоичных потоков данных. Асинхронное сопряжение. Оборудование временного группообразования с синхронным сопряжением цифровых потоков. Оборудование выделения цифровых потоков. Передача низкоскоростных дискретных сигналов. Цифровые иерархии скоростей передачи данных.
Тема 1.3. ЛИНЕЙНЫЕ ТРАКТЫ ЦСП
Сигналы и коды в линейных трактах. Преобразование кодов в линейных трактах. Помехи в каналах и групповых трактах систем с частотным и временным разделением. Искажения сигналов в ЦСП. Параметры цифровой передачи телефонных сигналов при временном разделении каналов. Параметры цифровой передачи групповых телефонных сигналов. Принципы нормирования характеристик и параметров систем передачи. Методы линейного кодирования потока данных. Алфавитные коды, линейные сигналы mBnT. Скремблирование цифрового сигнала. Регенерация цифровых сигналов. Помехоустойчивость регенератора. Анализ ресурсов линии связи.
Тема 1.4. ПОЛОСНО-ЭФФЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ ПЕРЕДАЧИ
1.4.1. Оптимизация методов передачи.
Межсимвольная помеха и ее свойства. Критерии Найквиста. Корректор канала и сигнала. Гармонический корректор. Многочастотные устройства преобразования сигналов как способ борьбы с искажениями АЧХ и ФЧХ. Обобщенный критерий Найквиста. Понятие высокоэффективной системы последовательной передачи дискретных сообщений. Критерии минимума отношения сигнал-шум на 1 бит/с в полосе 1 Гц. Совместная оптимизация частотной и энергетической эффективности оптимальных по Шеннону систем передачи. Двухмерные сигналы со сдвигом как высокоэффективный метод последовательной передачи цифровой информации. Непрерывные методы модуляции при передаче цифровой информации на основе сигналов частотной модуляции с непрерывной фазой (ЧМ-НФ). Их структурная избыточность и потенциальная помехоустойчивость. Когерентный прием сигналов, спектральная плотность мощности и пространственные диаграммы сигналов ЧМ-НФ.
1.4.2. Оптимизация методов приема.
Задача оптимизации приема дискретных сообщений в канале с ограниченной полосой пропускания. Марковская модель источника сообщений. Линейные и нелинейные методы оптимальной обработки. Оптимизация приемного фильтра. Последовательное оценивание по максимуму апостериорной вероятности. Решение функциональных уравнений методом динамического программирования. Алгоритм Витерби. Алгоритм Витерби с поэлементным приемом и фиксированной задержкой. Модифицированные алгоритмы нелинейной обработки. Метод коррекции с решающей обратной связью и задача оптимизации. Методы адаптивного приема сигналов на основе идентификации параметров канала. Адаптивные линейные и нелинейные алгоритмы обработки сигналов в высокоскоростных УПС. Демодуляция с оценкой качества сигнала. Источники информации о верности приема сигналов. Оценивание параметров сигналов. Оценивание интенсивности шума. Оценка апостериорных вероятностей передачи символов.
Тема 1.5. СИГНАЛЫ ЦИФРОВОЙ МОДУЛЯЦИИ
Частотно-манипулированные сигналы с непрерывной фазой QPSK и MSK, сигналы с непрерывной угловой модуляцией GMSK и FQPSK. Оптимальный прием сигналов с непрерывной фазой: расчет метрик. Сигнал с мульти-h- кодами. Многоуровневая ЧМ-НФ, многопозиционные сигналы AFM и CAP, сигнал дискретной многотональной модуляции DMT. Модуляционные коды для формирования спектра. Совместные методы модуляции и кодирования. Сигнально-кодовые конструкции.
Тема 1.6. АДАПТИВНЫЕ ЭКВАЛАЙЗЕРЫ
Адаптивный линейный эквалайзер. Методы адаптации. Адаптивный эквалайзер с обратной связью по решению. Адаптивный оцениватель канала для последовательного максимально правдоподобного детектирования. Рекуррентные алгоритмы минимальных квадратов для адаптивного выравнивания. Слепое выравнивание.
Тема 1.7. МЕТОДЫ И УСТРОЙСТВА СИНХРОНИЗАЦИИ ЦСП
Синхронизация в синхронных и асинхронных ЦСП. Основные требования и классификация. Элементы теории автоматического регулирования. Система частотной автоподстройки. Математическая модель. Основные параметры и характеристики: полоса схватывания, удержания, коэффициент автоподстройки, ошибка слежения. Переходные процессы в системах частотной автоподстройки. Система фазовой автоподстройки частоты. Математическая модель ФАП I-го порядка. Метод фазовой плоскости. Фазовые траектории. Структурная схема линейной модели ФАП n-го порядка. Передаточная характеристика замкнутого кольца. Фазовая ошибка, шумовая полоса, устойчивость. Сравнительный анализ систем ФАП n-го порядка. Методы и устройства синхронизации по несущей когерентных приемников сигналов ФМ. Схема Пистолькорса, Сифорова, Костоса, с РОС. Методы и устройства тактовой синхронизации. Система тактовой синхронизации с непрерывным и дискретным управлением. Совместное оценивание фазы несущей и тактовой частот. Методы и устройства групповой и цикловой синхронизации. Особенности цикловой синхронизации ЦСП. Выбор структуры синхросигнала. Выбор коэффициента накопления.
Тема 1.8. АДАПТАЦИЯ В ЦИФРОВЫХ СИСТЕМАХ ПЕРЕДАЧИ
Структура и классификация адаптивных систем. Системы передачи с обратной связью (ОС). Структурные схемы, алгоритмы и характеристики систем с РОС (с ожиданием, непрерывной передачей, адресным переспросом). Системы с ИОС, алгоритмы и характеристики. Сравнение систем передачи с ОС и помехоустойчивым кодированием.
Тема 1.9. МНОГОКАНАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ЦИФРОВОЙ ИНФОРМАЦИИ
1.9.1. Методы разделения сигналов.
Цифровые системы передачи с гармонической, импульсной и шумоподобной несущей. Двухсторонняя передача сигналов. Принципы построения оборудования многоканальных систем связи с частотным и временным разделением.
1.9.2. Функциональные узлы многоканальных систем передачи.
Генераторные устройства, преобразователи частоты, развязывающие устройства, устройства коррекции и автоматического регулирования усиления, компандерные устройства. Функциональные узлы цифровых систем передачи. Проектирование цифровых каналов передачи.
1.9.3. Многоканальные системы с широкополосными сигналами.
Системы передачи с кодовым разделением. Широкополосные сигналы с псевдослучайными последовательностями и псевдослучайной перестройкой частоты. ЦСП сотовой, персональной и подвижной связи. Синхронизация широкополосных цифровых систем передачи.
1.9.4. Многоканальные системы со многими несущими.
Система со многими поднесущими, основанная на быстром Фурье- преобразовании.
Раздел 2. ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ СЕТЕЙ ДОСТУПА
Тема 2.1. ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ СЕТЕЙ ПРОВОДНОГО ДОСТУПА
2.1.1. Способы построения сетей абонентского доступа.
Абонентская распределительная сеть. Разновидности абонентских линий. Цифровая аппаратура уплотнения абонентских линий. Абонентские интерфейсы. Средства доступа к сетям передачи данных.
2.1.2. Модемная технология доступа.
Модемы для телефонных каналов и физических линий, модемы "голос+данные". Концепция технологий хDSL. Технология и оборудование НDSL. Организация абонентского доступа к ISDN. Сети абонентского доступа на основе высокоскоростных линий связи. Примеры построения оборудования для сетей доступа.
Тема 2.2. ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ СЕТЕЙ БЕСПРОВОДНОГО ДОСТУПА
Радиотехнологии и аппаратные средства ЦСП сетей: FDMA, TDMA, CDMA и DECT. Универсальный радиоинтерфейс для сетей беспроводного доступа.
Раздел 3. ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ
ТРАНСПОРТНЫХ СЕТЕЙ
Тема 3.1. ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ НА ОСНОВЕ
ТЕХНОЛОГИИ РDH
Принципы построения оборудования цифровых систем передачи с ИКМ. Цифровая иерархия: первичные, вторичные, третичные, четверичные ЦСП. Индивидуальное и групповое оборудование ИКМ. Основные функциональные узлы. Аппаратура ИКМ – 30. Аппаратура ИКМ – 120. Аппаратура ИКМ – 480. Аппаратура ИКМ – 1920. Аппаратура ИКМ – 12.
Тема 3.2 .ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ НА ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИИ SDH
3.2.1. Общая концепция SDH.
Эволюция современных средств связи. Основной принцип группообразования SDH. Обобщенная схема мультиплексирования потоков в SDH. Структура цикла SDH. Виртуальные модули и схемы их формирования. Сборка модулей STM-N. Структура фреймов STM-N.
3.2.2. Функциональные модули сетей SDH.
Мультиплексоры. Концентраторы. Регенераторы. Коммутаторы. Методы кросс-коммутации и взаимодействия сетей SDH.
3.2.3. Топология сетей SDH.
Топология "точка-точка". Топология "последовательная линейная цепь". Топология "звезда". Топология "кольцо". Функциональные методы защиты синхронных потоков.
3.2.4. Архитектура сетей SDH.
Радиально-кольцевая архитектура. Архитектура типа "кольцо-кольцо". Линейная архитектура для сетей большой протяженности. Архитектура разветвленной сети общего пользования. Сопряжение с плезиохронными первичными и вторичными сетями связи.
3.2.5. Аппаратурная реализация функциональных блоков сетей SDH.
Схемная реализация и характеристики синхронных мультиплексоров. Анализ аппаратной реализации оборудования сетей SDH. Номенклатура аппаратуры SDH. Расчет оборудования сети SDH. Особенности реализации радиорелейных систем SDH. Интерфейс G.703.
3.2.6. Методы управления сетью SDH.
Управление сетью: функционирование, администрирование и обслуживание. Четырехуровневая модель управления сетью. Сеть управления телекоммуникациями TMN. Схема управления сетью SDH. Методы управления сетью SDH. Синхронизация сетей SDH.
Раздел 4. АТМ ТЕХНОЛОГИЯ ПОСТРОЕНИЯ
ТРАНСПОРТНЫХ СЕТЕЙ
Асинхронный режим передачи (АРП) с использованием быстрой коммутации пакетов (БКП). Структура ячеек при АРП. Виртуальные каналы в сетях с АРП. Методы коммутации в сетях с АРП и БКП. Классификация аппаратуры сетей с АРП. Архитектура протоколов сетей с АРП. Общая концепция внедрения сетей с АРП.
Раздел 5. ТАКТОВАЯ СИНХРОНИЗАЦИЯ ЦИФРОВЫХ СЕТЕЙ
Тема 5.1 МЕТОДЫ ЦИФРОВОГО ВЫРАВНИВАНИЯ
И ИХ СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ
Фазовые дрожания хронирующих колебаний. Устройства буферной (эластичной) памяти. Проскальзывания и методы их устранения. Управляемые и неуправляемые проскальзывания. Синхронное и асинхронное временное группообразование. Цифровое выравнивание скоростей. Мешающие воздействия и качество передачи в цифровых сетях. Показатели качества передачи в цифровых сетях. Международные нормы на частость ошибок. Международные нормы на проскальзывание.
Тема 5. 2. МЕТОДЫ ТАКТОВОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ ЦИФРОВЫХ СЕТЕЙ
Классификация методов синхронизации цифровых сетей. Плезиохронный метод синхронизации цифровых сетей. Принудительная синхронизация цифровых сетей. Метод взаимной синхронизации.
Тема 5. 3. ОРГАНИЗАЦИЯ ТАКТОВОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ
НА ЦИФРОВЫХ СЕТЯХ Республики Беларусь