Разработка модуля мультиплексора 2Е3-32Е1
|
РЕФЕРАТ 5
ЗАДАНИЕ 7
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ,ЕДИНИЦ И ТЕРМИНОВ 13
ВВЕДЕНИЕ 15
1 ИЗУЧЕНИЕ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ 18
1.1 Виды каналов передачи информации 18
1.2 Радиорелейные линии связи 19
1.3 Принципы построения аппаратуры РРЛ 20
1.4 Технологии организации транспортных систем передачи информации .... 22
1.4.1 Плезиохронная цифровая иерархия (PDH) 22
1.4.2 Синхронная цифровая иерархия (SDH) 25
2 ОБЗОР АНАЛОГОВ МОДУЛЯ МУЛЬТИПЛЕКСОРА 28
2.1 Мультиплексор фирмы CRONYX FMUX/ 16E1-M-ETV 28
2.2 Мультиплексор Е3 / 16xE1 G.703 + Ethernet 10/100 BASE-TX фирмы ООО
«ЛОИС» 30
2.3 Преимущества и недостатки модуля мультиплексора 32хЕ1-2Е3 33
3 РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ МОДУЛЯ
МУЛЬТИПЛЕКСОРА 34
3.1 Анализ ТЗ и разработка структурной схемы 34
3.2 Выводы по главе 36
4 РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ МОДУЛЯ
МУЛЬТИПЛЕКСОРА 37
4.1 Состав и назначение блоков функциональной схемы 37
4.2 Выводы по главе 40
5 РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ ПЛАТЫ
МУЛЬТИПЛЕКСОРА 41
5.1 Обоснование элементной базы 41
5.1.1 ПЛИС 41
5.1.2 Сетевой коммутатор 45
5.1.3 Интерфейсные схемы Е1 45
5.1.4 Интерфейсные схемы Е3 46
5.2 Описание принципиальной схемы платы мультиплексора 47
5.3 Выводы по главе 55
6 ПРОГРАММНАЯ ЧАСТЬ 56
6.1 Алгоритм работы программы 56
6.1.1 Алгоритм работы коммутатора Е1 56
6.1.2 Алгоритм работы мультиплексора и демультиплексора Е3 61
6.1.3 Алгоритм работы блока согласование скоростей выходного потока
с коммутатором Ethernet 63
6.1.4 Алгоритм работы блока мультиплексора демультиплексора Ethernet
с возможность работы в режиме 2+0 63
6.2 Выводы по главе 64
7 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ 65
7.1 Определение класса точности печатной платы 65
7.2 Разработка печатной платы 66
7.3 Выводы по главе 68
8 ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 69
8.1 Технические требования к «Модулю мультиплексора 32хЕ1-2Ех3» 69
8.2 Методики испытаний 70
8.2.1 Методика проверки мультиплексирования демультиплексирования
каналов Е1 в Е3 70
8.2.2 Методика проверки коммутации Е1 в таймслота Е3 71
8.2.3 Методика проверка упаковки Ethernet в таймслота E3 изменение
пропускной способности 72
8.3 Выводы по главе 74
9 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 75
9.1 Организация и планирование работ 75
9.1.1 Продолжительность этапов работ 76
9.1.2 Расчет накопления готовности проекта 79
9.2 Расчет сметы затрат на выполнение проекта 79
9.2.1 Расчет затрат на материалы 80
9.2.2 Расчет заработной платы 80
9.2.3 Расчет затрат на социальный налог 81
9.2.1 Расчет затрат на электроэнергию 81
9.2.1 Расчет амортизационных расходов 82
9.2.2 Расчет прочих расходов 83
9.2.3 Расчет общей себестоимости разработки 83
9.2.4 Расчет прибыли 84
9.2.5 Расчет НДС 84
9.2.6 Цена разработки НИР 84
9.3 Оценка экономической эффективности проекта 85
9.3.1 Оценка научно-технического уровня НИР 85
10 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 87
10.1 Аннотация 87
10.2 Введение 88
10.3 Производственная безопасность 88
10.3.1 Анализ опасных и вредных факторов, возникающие при проведении
исследования 89
10.3.2 Обоснование мероприятий по защите исследователя от действия
опасных и вредных факторов 92
10.4 Экологическая безопасность 94
10.4.1 Анализ влияния объекта исследования на окружающую среду 94
10.4.2 Обоснование мероприятий по защите окружающей среды 94
10.5 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 95
10.5.1 Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть при исследовании
объекта 96
10.5.2 Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и разработка
порядка действия в случае возникновения ЧС 96
10.6 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 101
10.6.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства 101
10.6.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны 101
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 104
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 105
ПРИЛОЖЕНИЕ А.1 Протокол испытаний 107
ПРИЛОЖЕНИЕ А.2 Протокол испытаний 110
ПРИЛОЖЕНИЕ А.3 Протокол испытаний 113
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Спецификация 115
ПРИЛОЖЕНИЕ В Перечень элементов 124
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Модуль мультиплексора 32хЕ1-Е3. Схема электрическая функциональная Э2
ПРИЛОЖЕНИЕ Д ПЛИС. Схема электрическая функциональная Э2 ПРИЛОЖЕНИЕ Е Плата мультиплексора. Схема электрическая принципиальная Э3
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж Плата мультиплексора. Сборочный чертеж СБ ПРИЛОЖЕНИЕ З Плата мультиплексора. Чертеж печатной платы ПРИЛОЖЕНИЕ И Проверка на плагиат
ЗАДАНИЕ 7
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ,ЕДИНИЦ И ТЕРМИНОВ 13
ВВЕДЕНИЕ 15
1 ИЗУЧЕНИЕ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ 18
1.1 Виды каналов передачи информации 18
1.2 Радиорелейные линии связи 19
1.3 Принципы построения аппаратуры РРЛ 20
1.4 Технологии организации транспортных систем передачи информации .... 22
1.4.1 Плезиохронная цифровая иерархия (PDH) 22
1.4.2 Синхронная цифровая иерархия (SDH) 25
2 ОБЗОР АНАЛОГОВ МОДУЛЯ МУЛЬТИПЛЕКСОРА 28
2.1 Мультиплексор фирмы CRONYX FMUX/ 16E1-M-ETV 28
2.2 Мультиплексор Е3 / 16xE1 G.703 + Ethernet 10/100 BASE-TX фирмы ООО
«ЛОИС» 30
2.3 Преимущества и недостатки модуля мультиплексора 32хЕ1-2Е3 33
3 РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ МОДУЛЯ
МУЛЬТИПЛЕКСОРА 34
3.1 Анализ ТЗ и разработка структурной схемы 34
3.2 Выводы по главе 36
4 РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ МОДУЛЯ
МУЛЬТИПЛЕКСОРА 37
4.1 Состав и назначение блоков функциональной схемы 37
4.2 Выводы по главе 40
5 РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ ПЛАТЫ
МУЛЬТИПЛЕКСОРА 41
5.1 Обоснование элементной базы 41
5.1.1 ПЛИС 41
5.1.2 Сетевой коммутатор 45
5.1.3 Интерфейсные схемы Е1 45
5.1.4 Интерфейсные схемы Е3 46
5.2 Описание принципиальной схемы платы мультиплексора 47
5.3 Выводы по главе 55
6 ПРОГРАММНАЯ ЧАСТЬ 56
6.1 Алгоритм работы программы 56
6.1.1 Алгоритм работы коммутатора Е1 56
6.1.2 Алгоритм работы мультиплексора и демультиплексора Е3 61
6.1.3 Алгоритм работы блока согласование скоростей выходного потока
с коммутатором Ethernet 63
6.1.4 Алгоритм работы блока мультиплексора демультиплексора Ethernet
с возможность работы в режиме 2+0 63
6.2 Выводы по главе 64
7 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ 65
7.1 Определение класса точности печатной платы 65
7.2 Разработка печатной платы 66
7.3 Выводы по главе 68
8 ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 69
8.1 Технические требования к «Модулю мультиплексора 32хЕ1-2Ех3» 69
8.2 Методики испытаний 70
8.2.1 Методика проверки мультиплексирования демультиплексирования
каналов Е1 в Е3 70
8.2.2 Методика проверки коммутации Е1 в таймслота Е3 71
8.2.3 Методика проверка упаковки Ethernet в таймслота E3 изменение
пропускной способности 72
8.3 Выводы по главе 74
9 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 75
9.1 Организация и планирование работ 75
9.1.1 Продолжительность этапов работ 76
9.1.2 Расчет накопления готовности проекта 79
9.2 Расчет сметы затрат на выполнение проекта 79
9.2.1 Расчет затрат на материалы 80
9.2.2 Расчет заработной платы 80
9.2.3 Расчет затрат на социальный налог 81
9.2.1 Расчет затрат на электроэнергию 81
9.2.1 Расчет амортизационных расходов 82
9.2.2 Расчет прочих расходов 83
9.2.3 Расчет общей себестоимости разработки 83
9.2.4 Расчет прибыли 84
9.2.5 Расчет НДС 84
9.2.6 Цена разработки НИР 84
9.3 Оценка экономической эффективности проекта 85
9.3.1 Оценка научно-технического уровня НИР 85
10 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 87
10.1 Аннотация 87
10.2 Введение 88
10.3 Производственная безопасность 88
10.3.1 Анализ опасных и вредных факторов, возникающие при проведении
исследования 89
10.3.2 Обоснование мероприятий по защите исследователя от действия
опасных и вредных факторов 92
10.4 Экологическая безопасность 94
10.4.1 Анализ влияния объекта исследования на окружающую среду 94
10.4.2 Обоснование мероприятий по защите окружающей среды 94
10.5 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 95
10.5.1 Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть при исследовании
объекта 96
10.5.2 Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и разработка
порядка действия в случае возникновения ЧС 96
10.6 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 101
10.6.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства 101
10.6.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны 101
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 104
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 105
ПРИЛОЖЕНИЕ А.1 Протокол испытаний 107
ПРИЛОЖЕНИЕ А.2 Протокол испытаний 110
ПРИЛОЖЕНИЕ А.3 Протокол испытаний 113
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Спецификация 115
ПРИЛОЖЕНИЕ В Перечень элементов 124
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Модуль мультиплексора 32хЕ1-Е3. Схема электрическая функциональная Э2
ПРИЛОЖЕНИЕ Д ПЛИС. Схема электрическая функциональная Э2 ПРИЛОЖЕНИЕ Е Плата мультиплексора. Схема электрическая принципиальная Э3
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж Плата мультиплексора. Сборочный чертеж СБ ПРИЛОЖЕНИЕ З Плата мультиплексора. Чертеж печатной платы ПРИЛОЖЕНИЕ И Проверка на плагиат
Актуальность
Непрерывно возрастающие потоки разнообразной информации и необходимость автоматизированной ее обработки привели к быстрому развитию цифровых систем связи. Такие системы обладают высокими качественными показателями по помехоустойчивости и скорости передачи данных, обеспечивают возможности создания сложных автоматизированных систем и комплексов. В большинстве промышленно развитых стран осуществляется массовый выпуск цифровых систем передачи, использующих принципы импульсно-кодовой модуляции (ИКМ) и предназначенных для организации каналов на местных, внутризоновых и магистральных сетях путем уплотнения симметричных и коаксиальных кабелей.
Наиболее важными областями применения систем передачи цифровой информации являются передача данных, телеметрия, космическая связь и управление. В этих областях успешное решение многих задач без применения цифровых систем связи невозможно.
НПФ «Микран» специализируется на производстве телекоммуникационного оборудования, контрольно-измерительной аппаратуры СВЧ и аксессуаров СВЧ тракта, СВЧ электроники, радаров для навигации и обеспечения безопасности.
Главное конкурентное преимущество компании — полный производственный цикл с собственной разработкой и производством продукции, начиная от электронной компонентной базы СВЧ ,программного обеспечения «Мастер М» которое позволяет в реальном времени обеспечивать управление и мониторинг сети РРЛ и заканчивая серийными изделиями. Следствием данной политики является предложение на рынок не отдельных устройств, а комплексных решений разработанных и изготовленных по единой технической политике с минимальным использованием изделий сторонних производителей. Это послужило основной причиной разработки модуля мультиплексора 32хЕ1-2хЕ3. При создании собственного прибора, удалось добиться серьёзных преимуществ над оборудованием конкурентов, в данном ценовом диапазоне.
По мимо функционала, присутствующего в аналогичных приборах, модуль мультиплексора 32Е1 2Е3 получил:
возможность перекоммутации каналов Е1 с таймслотами потока Е3; реализацию передачи Ethernet через радиоканал с возможностью изменения пропускной способности Ethernet за счет увеличения или уменьшения каналов Е1 отданных пользователем;
возможность конфигурирования (управления) приборов без подключения дополнительных линий связи по протоколу SNMP через Ethernet;
реализация режимов работы, не входящие в возможности предполагаемых аналогов(2+0, 1+1) и требующих дополнительного оборудования для реализации последних;
наличие оптического интерфейса подключения каналов как Е3 так и Ethernet позволяет получить меньший коэффициент затухания сигнала и влияния электромагнитного помех тем самым увеличивает максимальное расстояние передачи сигнала без использования дополнительного оборудование.
Полученные в результате данной разработки характеристики позволяют рассчитывать использование прибора не только в составе РРЛ но и как самостоятельное устройство. Что может увеличить часть занимаемой продукцией фирмы НПФ «Микран» на рынке телекоммуникационного оборудования.
Целью данной выпускной квалификационной работы стала разработка прибора «Модуль мультиплексора 32Е1 2Е3» для расширения функциональных
характеристик радиорелейных станций типа МИК РЛ4...12Р+ либо самостоятельно, как мультиплексор ввода/вывода.
Объектом разработки является построение цифровых систем на базе плезиохронной цифровой иерархии.
Предметом разработки является «Модуль мультиплексора 32Е1 2Е3»
Основными задачами разработки данного прибора являются :
изучить предметную область;
рассмотреть аналогичные приборы различных производителей;
разработать структурную схему;
разработать функциональную схему;
выбрать и обосновать элементную базу;
разработать принципиальную схему платы мультиплексора;
спроектировать печатную плату;
разработать программу реализующую необходимый функционал на языке описания аппаратуры system verilog;
провести тестирования прототипа прибора.
Непрерывно возрастающие потоки разнообразной информации и необходимость автоматизированной ее обработки привели к быстрому развитию цифровых систем связи. Такие системы обладают высокими качественными показателями по помехоустойчивости и скорости передачи данных, обеспечивают возможности создания сложных автоматизированных систем и комплексов. В большинстве промышленно развитых стран осуществляется массовый выпуск цифровых систем передачи, использующих принципы импульсно-кодовой модуляции (ИКМ) и предназначенных для организации каналов на местных, внутризоновых и магистральных сетях путем уплотнения симметричных и коаксиальных кабелей.
Наиболее важными областями применения систем передачи цифровой информации являются передача данных, телеметрия, космическая связь и управление. В этих областях успешное решение многих задач без применения цифровых систем связи невозможно.
НПФ «Микран» специализируется на производстве телекоммуникационного оборудования, контрольно-измерительной аппаратуры СВЧ и аксессуаров СВЧ тракта, СВЧ электроники, радаров для навигации и обеспечения безопасности.
Главное конкурентное преимущество компании — полный производственный цикл с собственной разработкой и производством продукции, начиная от электронной компонентной базы СВЧ ,программного обеспечения «Мастер М» которое позволяет в реальном времени обеспечивать управление и мониторинг сети РРЛ и заканчивая серийными изделиями. Следствием данной политики является предложение на рынок не отдельных устройств, а комплексных решений разработанных и изготовленных по единой технической политике с минимальным использованием изделий сторонних производителей. Это послужило основной причиной разработки модуля мультиплексора 32хЕ1-2хЕ3. При создании собственного прибора, удалось добиться серьёзных преимуществ над оборудованием конкурентов, в данном ценовом диапазоне.
По мимо функционала, присутствующего в аналогичных приборах, модуль мультиплексора 32Е1 2Е3 получил:
возможность перекоммутации каналов Е1 с таймслотами потока Е3; реализацию передачи Ethernet через радиоканал с возможностью изменения пропускной способности Ethernet за счет увеличения или уменьшения каналов Е1 отданных пользователем;
возможность конфигурирования (управления) приборов без подключения дополнительных линий связи по протоколу SNMP через Ethernet;
реализация режимов работы, не входящие в возможности предполагаемых аналогов(2+0, 1+1) и требующих дополнительного оборудования для реализации последних;
наличие оптического интерфейса подключения каналов как Е3 так и Ethernet позволяет получить меньший коэффициент затухания сигнала и влияния электромагнитного помех тем самым увеличивает максимальное расстояние передачи сигнала без использования дополнительного оборудование.
Полученные в результате данной разработки характеристики позволяют рассчитывать использование прибора не только в составе РРЛ но и как самостоятельное устройство. Что может увеличить часть занимаемой продукцией фирмы НПФ «Микран» на рынке телекоммуникационного оборудования.
Целью данной выпускной квалификационной работы стала разработка прибора «Модуль мультиплексора 32Е1 2Е3» для расширения функциональных
характеристик радиорелейных станций типа МИК РЛ4...12Р+ либо самостоятельно, как мультиплексор ввода/вывода.
Объектом разработки является построение цифровых систем на базе плезиохронной цифровой иерархии.
Предметом разработки является «Модуль мультиплексора 32Е1 2Е3»
Основными задачами разработки данного прибора являются :
изучить предметную область;
рассмотреть аналогичные приборы различных производителей;
разработать структурную схему;
разработать функциональную схему;
выбрать и обосновать элементную базу;
разработать принципиальную схему платы мультиплексора;
спроектировать печатную плату;
разработать программу реализующую необходимый функционал на языке описания аппаратуры system verilog;
провести тестирования прототипа прибора.
В данном дипломном проекте было разработан «Модуль мультиплексора 32Е1х2Е3» предназначенное для мультиплексирования/демультиплексирования двух потоков Е3 в 32 потока Е1 а также с возможностью упаковки потока Ethernet с изменяемой пропускной способностью в Е3. Был проведен анализ существующих аналогов, выявлены основные конкурентные преимущества создаваемого «Модуль мультиплексора 32Е1х2Е3».Разработаны структурная, функциональная ,проведен выбор и обоснование элементной базы разработка принципиальной схемы «Модуль мультиплексора 32Е1х2Е3», спроектирована печатная плата «платы мультиплексора».
В программной части дипломного проекта был описан алгоритм программы . На основе описанного алгоритма разработано программное обеспечение на ПЛИС фирмы Altera EPC16F484 на языке описания аппаратуры system verilog 2005.
В экономической части была рассчитана себестоимость разработанного модуля. На основе выполненных расчетов было принято решение, что внедрение разработанного устройства в производство является целесообразным.
В разделе социальная ответственность проекта проведен анализ вредных и опасных факторов, воздействующих на здоровье и жизнь человека в процессе разработки и изготовления модуля, рассмотрены мероприятия, обеспечивающие безопасные условия труда. Произведен расчет освещения рабочего места пользователя ПЭВМ, который обеспечивает благоприятные условия труда.
В программной части дипломного проекта был описан алгоритм программы . На основе описанного алгоритма разработано программное обеспечение на ПЛИС фирмы Altera EPC16F484 на языке описания аппаратуры system verilog 2005.
В экономической части была рассчитана себестоимость разработанного модуля. На основе выполненных расчетов было принято решение, что внедрение разработанного устройства в производство является целесообразным.
В разделе социальная ответственность проекта проведен анализ вредных и опасных факторов, воздействующих на здоровье и жизнь человека в процессе разработки и изготовления модуля, рассмотрены мероприятия, обеспечивающие безопасные условия труда. Произведен расчет освещения рабочего места пользователя ПЭВМ, который обеспечивает благоприятные условия труда.