Описание выбранных вариантов решения проблем Иркутского ЦКС САСПД

       В результате проведения анализа были выбраны следующие варианты решения приоритетных проблем Иркутского ЦКС САСПД:

• Перейти на работу в цифровом формате через Интернет-провайдера. 
• Перейти на систему пакетной передачи данных по радиосвязи.
• Произвести полную модернизацию Иркутского ЦКС.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       27

       7  Описание выбранных вариантов решения проблем Иркутского ЦКС САСПД 

       7.1 Принцип работы цифровых систем передачи данных 

       В настоящее время в мировой  практике четко определились два  направления в развитии систем передачи – это системы с частотным разделением каналов (аналоговые системы) и системы с временным разделением (цифровые). Аналоговый способ передачи заключается в том, что электрический сигнал изменяется во времени аналогично изменению исходного информационного сигнала, выражающегося в его интенсивности и высоте звука, яркости передаваемого по точкам изображения. Интегральные сети строятся на основе временного разделения каналов с применением цифровых методов передачи на базе импульсно-кодовой модуляции (ИКМ).

       Принцип временного разделения каналов основан  на том что в каждый данный момент времени по линии передаются сигналы  только одного канала, а сигналы других каналов передаются в свои интервалы времени. Возможность осуществления временного разделения основана на теореме В.А. Котельникова, согласно которой передача непрерывного (аналогового) сигнала с ограниченным спектром частот возможна в виде последовательности отдельных мгновенных значений – импульсов, отсчитанных через интервалы времени.  

       Процесс ИКМ (преобразование аналогового сигнала) состоит из последовательного выполнения трех процедур:

• дискретизации
• квантования
• кодирования.

 

       7.1.1 Процесс преобразования непрерывного во времени сигнала в последовательность импульсов называется дискретизацией сигнала во времени. Частота следования импульсов называется частотой дискретизации.

       Преобразование  исходного непрерывного сигнала  и его передача по каналу связи  могут быть представлены следующим  образом. На передающем конце канала (в передатчике) непрерывный сигнал преобразуется в импульсную последовательность. При этом амплитуда каждого импульса соответствует значению непрерывного сигнала в данный момент времени. Принцип преобразования показан на рисунке 10. Таким образом, дискретизация непрерывного сигнала представляет собой процесс амплитудно-импульсной модуляции (АИМ).

                   

Рисунок 10 – Передача непрерывного сигнала  его дискретными значениями. 

       На  приемном конце (в приемнике) из принятой последовательности импульсов, восстанавливается исходный сигнал. Чтобы вершины импульсов с достаточной точностью описывали форму кривой непрерывного сигнала, необходимо передавать значения этого сигнала через равные промежутки времени с определенной частотой. Чем чаще сделаны отсчеты, тем точнее описывается исходный сигнал.

       Поскольку при передаче дискретизированного  сигнала канал занят только во время передачи каждого импульса, то свободные временные интервалы  заполняются сигналами других каналов. 
 
 

       28

       7.1.2 Передавать дискретизированный  сигнал по линии нецелесообразно, так как он очень чувствителен к влиянию помех. Поэтому в цифровых системах передачи его преобразуют в цифровую форму. С этой целью сигнал подвергают процессам квантования и кодирования.

       Сущность  квантования амплитуды дискретизированного сигнала, то есть квантование по уровню, заключается в том, что множество значений амплитуд его отсчетов-импульсов заменяется ограниченным рядом ближайших к ним нормированных значений называемых разрешенными уровнями. Степень между двумя разрешенными уровнями называется шагом квантования (рисунок 11) . Таким образом, квантование по уровню равносильно округлению значений дискретизированного сигнала. 

         

Рисунок 11 – Процесс квантования 

       В точке А значение сигнала почти  точно совпадает с разрешенным уровнем 4. В точке В оно располагается между уровнями 3 и 4, но ближе к уровню 4 поэтому и принимает его значение. В точке С амплитуда импульса ближе к уровню 6 и поэтому принимает его значение.

       Разность  между значениями квантованного и неквантованного сигналов называется ошибкой квантования. Из рисунка 11 видно, что максимальная ошибка квантования не превышает половины шага квантования.

       Чтобы помехи квантования имели допустимое значение, шаг квантования не должен быть очень большим, то есть число разрешенных уровней не должно быть очень малым. Для высококачественной передачи данных по телефонной линии необходимо осуществлять квантование сигнала по 128 разрешенным уровням. Полученный в результате дискретизированный сигнал преобразуется в кодовые группы, состоящие из последовательности импульсов с двумя значениями амплитуд: 1 и 0.

       На  рисунке 12 показан весь процесс преобразования непрерывного сигнала в трехразрядный  сигнал ИКМ.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       29 
 
 

         

       Рисунок 12 –Процесс преобразования непрерывного сигнала в трехразрядный сигнал ИКМ. 

       Таким образом, в цифровых системах передачи данных сигнал передается двоичным кодом  – группой, состоящей из импульсов и пауз. 

       7.1.3 Цифровые системы передачи данных имеют следующие преимущества:

• качество передачи сигналов не зависит от длины цифровой линии, так как помехи не накапливаются вдоль линии. Основным источником помех является оконечное оборудование, в котором аналоговый сигнал преобразуется в цифровой (при этом появляются помехи квантования).
• системы имеют высокую пропускную способность при передачи различных сигналов в цифровой форме.
• сигналы всех видов информации – телефонной, передачи данных, видеотелефонной, телевидения, вещания – имеют единую цифровую форму, что позволяет использовать единые средства передачи данных и коммутации каналов и трактов, облегчает эксплуатацию.

 

       7.1.4 Требуемое оборудование для обеспечения  цифрового приема/передачи данных в Иркутском ЦКС САСПД:

• Маршрутизатор, обеспечивающий работу с цифровым потоком Е1 по протоколу G 703.
• Цифровой модем, обеспечивающий работу с цифровым потоком Е1 по протоколу G 703.

       7.1.5 Оборудование провайдера связи  предоставляющего точку доступа  к каналу связи, должно обеспечивать  работу соответствующую нормативным  и техническим условиям при работе с потоком  Е1 по протоколу G 703.   
 
 
 
 
 
 
 

       30 

       7.2 Система пакетной передачи данных по радиосвязи 

       7.2.1 Назначение системы пакетной передачи данных  

       Система предназначена для обмена текстовой  информацией в свободной или  стандартизированной форме между стационарными или подвижными объектами.

       Пакетный  контроллер выносных интеллектуальных пультов (ВИП-М)  предназначен для обмена текстовой информацией между несколькими подобными устройствами по радиоканалу (в том числе по выделенному каналу). Пакетный контроллер ВИП-М представляет собой микропроцессорное устройство со встроенным радиомодемом. Внешний вид ВИП-М представлен на рисунке 10. Позволяет вводить, корректировать и отображать алфавитно-цифровую информацию. ВИП-М подключается к любым серийно выпускаемым радиостанциям КВ- и УКВ-диапазонов. Благодаря такой универсальности контроллера ВИП-М обеспечивается возможность построения интегрированной, многослойной по структуре системы связи. Применение пакетных режимов передачи данных, а также сочетание проводных, радио и спутниковых каналов связи позволяет обеспечить дублирование и резервирование канала передачи информации и, как следствие, максимально возможную вероятность передачи срочных и режимных данных от абонентов сети в центры сбора информации. Результатом применения этой технологии является повышение такого важного параметра, как устойчивость системы связи, минимизация экономических, технических и технологических издержек. 

       

 

       Рисунок 10 - Внешний вид ВИП-М 

       7.2.2 Описание системы пакетной передачи данных  

       Система представляет собой аппаратно-программный  комплекс, обеспечивающий передачу текстовых сообщений от выносных интеллектуальных пультов (ВИП-М), находящихся в удаленных стационарных пунктах или на подвижных объектах непосредственно в локальную вычислительную сеть информационного центра и обратно (по радиоканалу). ВИП-М представляет  собой микропроцессорное устройство со встроенным радиомодемом. Позволяет вводить, корректировать и отображать алфавитно-цифровые данные; имеет постоянную (128 Кб) и оперативную (до 1 Мб) память, клавиатуру, встроенный спутниковый навигационный приемник, индикаторное устройство.

       7.2.3 Локальные пункты управления обеспечивают:

• задание структуры радиосети;
• проверку качества связи;
• централизованную рассылку и сбор сообщений;

 
 
 
 

       31

• централизованный сбор стандартных форм документов (например, "Донесение о получении и доведении сигнала оповещения", "Донесение о ходе выполнения мероприятий" и др.);
• ретрансляцию при приеме / передаче данных;
• прием / передачу срочных сообщений;
• отображение местонахождения, маршрута подвижного наземного объекта или летательного аппарата на электронной карте в геоинформационной системе ГИС;
• ведение журнала учета всех операций;
• выполнение всех вышеперечисленных функций по командам Станции обобщения;
• передачу информации в информационный центр;
• автоматизированную передачу сообщений с использованием азбуки Морзе.

       7.2.4 Удаленные стационарные пункты обеспечивают:

• проверку качества связи по вероятности ошибки;
• прием сигналов и команд оповещения с выдачей звукового и светового сигналов;
• подготовку, хранение, прием и передачу текстовых сообщений и стандартных форм документов;
• распечатку информации на принтере;
• ведение аппаратного журнала;
• автоматизированную передачу сообщений с использованием азбуки Морзе.

       7.2.5 Удаленные подвижные объекты обеспечивают :

• проверку качества связи по вероятности ошибки;
• прием стандартных сводок с выдачей звукового и светового сигналов;
• подготовку, хранение, прием и передачу текстовых сообщений и стандартных форм документов;
• передачу в реальном масштабе времени информации с приборов спутниковой навигационной системы GPS (ГЛОНАСС и Navstar);
• автоматизированную передачу сообщений с использованием азбуки Морзе;
• ведение аппаратного журнала в реальном масштабе времени;
• распечатку информации на принтере.