Лекция 14. Основы термодинамики газовых потоков

Качественно новым этапом в развитии цифровых систем передачи является создание синхронной цифровой иерархии - СЦИ ( или Synchronous Digital Hierarchy – SDH). Технология СЦИ определяется как набор цифровых структур, стандартизированных с целью транспортирования определенных объемов информации, и реализуется как комплексный процесс переноса информации, включая функции контроля и управления. Системы передачи СЦИ рассчитаны на транспортирование цифровых потоков (сигналов) ПЦИ различных стандартов и уровней, а также широкополосных сигналов, связанных с внедрением новых услуг электросвязи.

Как и в ПЦИ, на каждом уровне СЦИ стандартизированы скорости передачи группового сигнала и структуры циклов. МСЭ-Т принял рекомендации по следующим уровням: первый уровень со скоростью передачи 155,52 Мбит/с: четвертый уровеньсо скоростью передачи 622,08 Мбит/с; шестнадцатый уровеньсо скоростью передачи 2488,32 Мбит/с. Скорости соответствующих уровней получаются умножением скорости первого уровня на число, соответствующее наименованию уровня.

В качестве основного формата сигнала в СЦИ принят синхронный транспортный модуль – СТМ(или Synchronous Transport Modul –STM), имеющий скорость передачи 155,52 Мбит/с и включающий в себя цифровые потоки европейского и североамериканского стандартов ПЦИ. Синхронный транспортный модуль представляет собой блочную циклическую структуру с периодом повторения 125 мкс. Основной модуль STM-1, модули высших уровней STM-4, STM-

16, STM-64 и STM-256, кроме основной информационной нагрузки, несут значительный объем избыточных сигналов, обеспечивающих функции контроля, управления и обслуживания и ряд вспомогательных функций.

Структурная схема временного группообразования или мультиплексирования для STM-N потоков ПЦИ европейского и североамериканского стандартов приведена на рис. 9

Пояснения по принятым обозначениям дадим в процессе изложения принципа группообразования.

Исходная информационная нагрузка пакуется в контейнеры С (Container) соответствующего уровня., представляющие базовые элементы структуры мультиплексирования SDH, соответствующих уровням ПЦИ. Рассмотрим пример формирования синхронного транспортного модуля N-го уровня.

Четверичный цифровой поток европейского стандарта Е4 со скоростью передачи 140 Мбит/с, что соответствует 2176 байтам на длительности цикла Т_ц = 125 мкс, путем добавления выравнивающих,байт преобразуется в контейнер уровня С-4; третичный цифровой поток Е3 с числом 537 байт на длительности Т_ц = 125 мкс путем добавления выравнивающих байт преобразуется в контейнер уровня С-3. Аналогично цифровой поток североамериканского стандарта ПЦИ уровня DS3 со скоростью передачи 45 Мбит/с преобразуется также в контейнер уровня С-3. Первичный цифровой поток Е1 путем добавления выравнивающих бит преобразуется в контейнер типа С-12, а североамериканский DS1 – в контейнер С-11.

Затем контейнеры С-4, С-3, С-12 или С-11 посредством операции размещенияпреобразуются в виртуальные контейнеры VC ( Virtual Container – VC) соответствующего уровня с периодом 125 или 250 мкс. Виртуальный контейнерVC получается из контейнера С путем добавления в структуру последнего байт трактового заголовка POH ( Path Over Head ), обеспечивающего контроль качества тракта и передачу аварийной и эксплуатационной информации. Условно операция размещения заключается в том, что информация, содержащаяся в контейнере С, размещается на определенных позициях виртуального контейнера, чередуясь с битами трактового заголовка.

Для европейского стандарта СЦИ имеют место следующие типы виртуальных контейнеров:

VC-12, содержащий контейнер С-12 и трактовый заголовок – РОН, который путем выравнивания, заключающегося в добавлении байт указателя PTR ( PoinTeR – указатель), преобразуется в компонентный блок уровня TU-12(Tributary Unit – TU):

VC-3 –виртуальныйконтейнер высшего уровня,содержащий контейнер С-3, трактовый заголовок – РОН, и далее выравниванием и добавлением байт указателя PTR преобразуется в компонентный блок уровня TU-3;

VC-4 –виртуальный контейнер высшего уровня, содержащий контейнер С-4, трактовый заголовок, и путем выравнивания и добавления байт PTR преобразуется в административный блок AU-4( Administrative Unit – AU).

Соответствующим мультиплексированием с коэффициентами мультиплексирования равным 3, 7 и 1 формируются группы компонентных блоков TUG(Tributary Unit Group) второго TUG-3 и третьего (высшего) TUG-3уровней.

Как следует из рис.9, виртуальный контейнер VC-4 формируется либо на основе контейнера С-4, либо путем мультиплексирования с коэффициентом мультиплексирования равным 3 из компонентных блоков TAG-3. Виртуальный контейнер VC-4 преобразуется в административный блок AU-4, а последний с помощью мультиплексирования преобразуется в группу административных блоков AUG.

Формирование синхронного транспортного модуля уровня N STM-Nосуществляется путем мультиплексирования группы административных блоков с коэффициентом мультиплексирования равным N порядку STM и добавлением в его структуру заголовка регенерационной секции RSOH (Regeneration Section Over Head) и заголовка мультиплексной секции MSOH ( Multiplex Section Over Head).

Рассмотрим пример формирования модуля STM-1 на основе компонентного потока Е1.

Шаг 1. Все начинается с формирования контейнера С-12 наполняемого компонентным цифровым потоком Е1 со скоростью 2,048 Мбит/с. Этот поток, для удобства последующих пояснений, лучше представить в виде цифровой 32-байтной последовательности, циклически повторяющейся с периодом 125 мкс, т.е. с периодом STM-1 (это так, если учесть, что 2,048×10⁶×125×10^-6 /8 = 32 байта).

К этой последовательности в процессе формирования контейнера С-12 добавляются выра-

внивающие, фиксирующие, управляющие и упаковывающие биты, составляющие два байта. Следовательно, размер контейнера С-12 равен 34 байтам.

Шаг-2. Далее к контейнеру С-12 добавляется трактовый заголовок РОН длиной в один байт с указанием маршрутной информации, используемой, в основном, для сбора статистики прохождения контейнера по трактам передачи. В результате формируется виртуальный контейнер VC-12 размером 35 байт.

Шаг-3. Добавление указателя PTR длиной в один байт преобразует виртуальный контейнер VC-12 в субблок (трибныйблок) TU-12 размером 36байт.

Шаг-4. Последовательность субблоков TU-12 в результате байт-мультиплексирования с коэффициентом мультиплексирования равным 3 преобразуется в группу субблоков (трибных блоков) TUG-2 с суммарной длиной последовательности 3х36 = 108 байтов.

Шаг-5. Последовательность TUG-2 подвергается повторному мультиплексированию с коэффициентом мультиплексирования равным 7, в результате чего формируется последовательность длиной 108х7=756 байт. К этой последовательности добавляются18 байтиндикации нулевого указателя – NPIификсированного пустого поля – FSи получаетсягруппа субблоков TUG-3 размером 774.

Шаг-6. Полученная цифровая последовательность вновь байт-мультиплексируется с коэффициентом равным 3 и формируется группа субблоков ТUG-3 с суммарной длиной 774х3=2322 байта.

Шаг-7. Происходит формирование виртуального контейнера высшего порядка VC-4 в результате добавления к последовательности группы блоков TAG-3 трактового заголовка длиной 9 байтов и 18 байтов пустого поля. Размер VC-4 равен 2322+9 +18=2349байт.

Шаг-8. На последнем этапе происходит формирование синхронного транспортного модуляSTM-1. При этом сначала формируется административный блок AU-4, путем добавления указателя PTR длиной 9 байт, который располагается в секционном заголовке SOH, а затем получается группа административных блоков AUG путем формального мультиплексирования с коэффициентом равным 1. К группе AUG добавляется заголовок регенерационной секции RSOH емкостью 27 байт и заголовок мультиплексной секции MSOHемкостью 45 байт и тем самым завершается формирование STM-1 длиной 2349+9+27+45=2430 байт, что при цикле равном Т_ц = 125 мкс соответствует скорости передачи равно 2430х8 / 125х10^-6 = 155,52 Мбит/с.

Синхронный транспортный модуль уровня N получается мультиплексированием цифрового потока STM-1 с соответствующим коэффициентом мультиплексирования.

Вопросы и задачи для самоконтроля к лекциям 11…12

1. Поясните необходимость преобразования АИМ-1 в АИМ-2 перед выполнением операций квантования и кодирования.

2. Поясните необходимость квантования сигнала по уровню при формировании цифрового ИКМ сигнала.

3. Шумы квантования, их физическая сущность и оценка. Энергетический спектр шумов квантования.

4. Необходимость применения неравномерного квантования и способы его реализации. Законы компандирования.

5. Двоичные коды, применяемые при формировании цифрового ИКМ сигнала

6. Как определить полосу частот группового ИКМ сигнала?

7. От чего зависит число элементов в кодовой группе, соответствующей отсчету?

8. На вход 7-разрядного линейного кодера с шагом квантования, равным 10мВ, поданы импульсы АИМ-2, амплитудные мгновенные значение которых равны +98 мВ, +412 мВ и – 412 мВ. Кодирование осуществляется в симметричном коде. Какова структура кодовых групп, образующихся на его выходе?

9. Предыдущую задачу решить для случая работы кодера в натуральном коде.

10. На вход 8-разрядного линейного декодера, шаг квантования которого равен 8 мВ, поступает следующая последовательность кодовых групп: 11110111, 00001000 и 10010101. Декодер рассчитан на декодирование групп, построенных на основе натурального (простого кода). Какова амплитуда импульсов АИМ-2, образующихся на его выходе?

11. Предыдущую задачу решить для декодера, рассчитанного на декодирование групп, построенных на основе симметричного кода. Определить амплитуду и полярность импульсов на выходе декодера.

12. Поясните назначение элементов структурной схемы оконечной станции ЦСП с ИКМ-ВРК: тракт передачи и приема.

13. Как строится временной цикл ЦСП с ИКМ-ВРК?

14. Найти тактовую частоту ЦСП с ИКМ-ВРК, если число каналов тональной частоты равно N=12, число элементов в кодовой комбинации m=7.

15. Какие виды синхронизации применяются в ЦСП с ИКМ-ВРК?

16. Назовите основные требования, предъявляемые к устройствам тактовой синхронизации. На что влияет нарушение тактовой синхронизации? Принципы осуществления тактовой синхронизации.

17. Назовите основные требования, предъявляемые к устройствам цикловой синхронизации. На что влияет нарушение цикловой синхронизации?

18. Каковы принципы работы устройств цикловой синхронизации?

19. Назовите основные причины, вызывающие искажения сигналов в цифровых линейных трактах. Сущность искажений 1-го и 2-го родов и их влияние на помехозащищенность..

20. Необходимость линейного кодирования.

21. Сущность дифференциальной импульсно-кодовой модуляции и ее отличие от обычной импульсно-кодовой модуляции.

22. Сущность дельта-модуляции и ее отличие от дифференциальной и обычной импульсно-кодовой модуляции. Виды дельта модуляции.

23. Функции линейного цифрового регенератора, его обобщенная структурная схема и принцип работы.

24. Что такое иерархия ЦСП на основе ИКМ-ВРК? Как строится иерархия ЦСП? Основные стандарты иерархии ЦСП.

25. Какими способами можно объединять цифровые потоки? Принципы построения оборудования временного группообразования или мультиплексирования.

26. Структура временного группообразования в плезиохронной цифровой иерархии.

27. Структура временного группообразования (мультиплексирования) в синхронной цифровой иерархии.

28. Структура цикла синхронного транспортного модуля – СТМ (STM).

Лекция 14. Основы термодинамики газовых потоков.

Процессы, совершающиеся в турбинах, центробежных и осевых компрессорах, реактивных двигателях и т. п., сопровождаются различными преобразованиями энергии, которые происходят в движущемся газе. Теория и расчеты этих машин строятся на общих данных и положениях теории газового потока. Эта теория не только дает возможность изучения отдельных процессов в движущемся газе, но и устанавливает условия, которые влияют на протекание этих процессов и их эффективность.

Изменения состояния газообразного тела в потоке базируются на основных законах термодинамики и ряде допущений.

В частности, полагают, что

1. вся область движения газа может быть разбита по потоку на элементарные участки, причем в каждом участке по всему сечению параметры газа остаются постоянными (стационарное или установившееся движение газа);

2. изменения параметров движущегося газа от сечения к сечению бесконечно малы по сравнению со значением самих параметров, и параметры газа в различных сечениях потока устанавливаются быстро.

При таких допущениях газ при движении проходит ряд последовательных равновесных состоянии. Если при этих допу­щениях считать, что трение и теплообмен с окружающей средой отсутствуют, то процесс изменения состояния будет обратимым, несмотря на то что он не происходит бесконечно медленно.

На основе принятых допущений стационарное, одномерное течение газа будет описываться системой уравнений, в которую входят уравнения неразрывности, энергии и состояния газа, движение которого изучается.

Если при теплоизолированном течении газа отсутствуют силы трения, то течение считается изоэнтропным и состояние движущегося газа меняется по закону адиабаты.

Изоэнтропное течение газа имеет очень важное значение в теории турбин, компрессоров, реактивных двигателей и поэтому в настоящей главе будет подробно исследовано.

Дата добавления: 2014-08-04; просмотров: 554; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!