Главная | Обратная связь

Свойства цифровых систем телефонной связи

 

Цифровые системы телефонной связи обладают рядом положительных свойств, отличающих их от телефонных систем аналогового типа. Этими свойствами являются:

1. Простота группообразования (организация многоканальных систем передачи данных).

2. Простота сигнализации.

3. Возможность использования современной интегральной технологии.

4. Интеграция систем передачи и коммутации.

5. Возможность работы при малых значениях сигнал-шум.

6. Регенерация сигналов.

7. Приспосабливаемость к другим видам обслуживания.

8. Возможность контроля рабочих характеристик.

9. Легкость засекречивания информации.

 

1. При построении многоканальных систем передачи данных эффективность таких систем по существу обусловлена обменом стоимости оконечных электронных узлов тракта передачи данных на стоимость многих пар проводов в тракте. Этот обмен с каждым годом становится все более выгодным. Используемый в цифровых многоканальных системах метод временного разделения каналов ВРК значительно дешевле метода частотного разделения каналов в аналоговых многоканальных системах. В аналоговых многоканальных системах также может использоваться и достаточно просто метод ВРК. Однако в этом случае узкие аналоговые импульсы сильно подвержены действию помех и искажений и их нельзя, как в цифровых системах, устранить с помощью регенерации.

2. Все управляющие сигналы в телефонной сети (вызов, отбой, цифры адреса и др.) по своей природе являются цифровыми и, следовательно, достаточно просто реализуются в цифровых системах, в то время как для аналоговых систем это является сложной и дорогой процедурой.

3. В настоящее время с развитием ЭВМ появились мощные технологии производства цифровых схем в виде БИС и СБИС, что позволило значительно снизить стоимость таких схем, при наличии у них высоких показателей качества работы. Все это можно использовать при реализации цифровых АТС.

4. Интегрирование систем передачи информации и коммутации за счет использования единого цифрового способа представления и обработки сигналов позволяет исключить каналообразующие блоки аналоговых систем, исключить многократные аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразования, и, тем самым, существенно увеличить качество передачи речи.

5. При передаче цифровых сигналов их амплитуда поддерживается постоянной, что обеспечивает требуемое качество речи при относительно небольших отношениях сигнал/шум.

6. Для цифровых сигналов достаточно просто реализуется процедура регенерации, т.е. восстановление исходной формы импульсов. Наличие таких регенераторов в линии связи позволяет практически исключить ошибки при передаче данных и тем самым увеличить качество передачи речи.

7. Любое цифровое сообщение, независимо от того, было ли оно первоначально представлено в цифровой форме или получилось после преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму, может быть представлено в едином формате. Поэтому по линиям цифровой телефонной связи могут дополнительно передаваться любые другие виды данных в цифровой форме.

8. Возможность использования помехоустойчивых кодов позволяет контролировать и исправлять ошибки в передаваемых данных.

9. Простота кодирования цифровой информации методами криптографии. Основной проблемой при построении цифровых систем телефонной связи является преобразование первичных аналоговых сигналов в цифровую форму. Однако эти методы достаточно хорошо изучены и были уже представлены выше. При таком преобразовании используется импульсно-кодовая модуляция непрерывных сигналов. В многоканальных системах цифровой телефонной связи основным является метод временного разделения каналов. Об этом уже было сказано выше.

Для построения цифровых телефонных систем в 1960 году МККТТ и МОС был принят международный стандарт РСМ 64 кбит/с. Этот стандарт предусматривает преобразование аналоговых речевых сигналов в 64 кбит/с цифровой сигнал на основе импульсно-кодовой модуляции. Человеческий голос можно воспроизводить с приемлемым качеством в полосе частот от 200 до 3400 Гц. Согласно теореме отсчетов для преобразования речевых сигналов требуется частота выборок 8 кГц или 8000 выборок в секунду. Каждая выборка представляется цифровым 8-разрядным кодом. Поэтому общая скорость ИКМ сигнала составит 8000´8 бит = 64 кбит/с. На основе этого стандарта строятся современные цифровые телефонные системы, которые в последнее время реализуются в виде интегрированных систем, позволяющих передавать не только речевую информацию, но и видеоданные, и цифровые данные ЭВМ. Об этом более подробно мы поговорим ниже.

 

Системы телеграфной связи. Телеграфные коды. Краевые искажения, дробления сигналов и способы борьбы с ними. Синхронизация и фазирование. Архитектура современных сетей телеграфной связи. Структура типового абонентского пункта

 

В системах телеграфной связи в качестве первичных сигналов используются равномерные двоичные коды, например, Международный Телеграфный код №2, рекомендованный МККТТ. Это пятиэлементный код, с которым мы уже познакомились в разделе 1.6. В нашей стране используются 7-битовые и 8-битовые коды, являющиеся модификацией стандартных международных кодов.

Передача двоичных кодов по каналам телеграфной связи может осуществляться последовательным или параллельным способами.

При последовательном способе каждая кодовая комбинация последовательно бит за битом передается по каналу связи (КС).

При параллельном способе все биты кодовой комбинации одновременно передаются по каналу связи.

В обоих указанных способах не накладываются какие-либо ограничения на моменты начала передачи элементов кодовой комбинации и их длительность, поэтому эти способы передачи называют асинхронными.

На практике чаще всего в оконечных устройствах систем передачи телеграфных сообщений формирование в источнике сообщений кодовых комбинаций и их воспроизведение в приемнике осуществляется в параллельном коде, а передача их по каналам связи осуществляется последовательно, как показано на рисунке 2.11.

 

Рис.2.11.

 

Для этого в ИС и П имеется распределитель (Р), с помощью которого на передаче осуществляется поочередное подключение элементов кодовой комбинации а₁, …, а₅ к каналу связи (КС), а на приеме – поочередное подключение КС к элементам регистрирующего устройства b₁, …, b₅. Очевидно, что для правильного приема кодовых комбинаций при таком способе передачи необходимо обеспечить одинаковую скорость работы распределителей ИС и П, т.е. синхронность и синфазность (в одинаковой фазе). Поэтому такой способ называется синхронным.

Кодовые комбинации, соответствующие различным символам телеграфных сообщений передаются по каналу связи непрерывно одна за другой, т.е. в приемник поступает непрерывная последовательность единичных элементов кодовых комбинаций. Для правильного их приема и идентификации необходимо определить начало и конец каждого единичного элемента, а также начало и конец кодовых комбинаций. Первая задача реализуется путем синхронизации по элементам, а вторая – путем фазирования по циклу.

Прежде чем перейти к описанию способов синхронизации и фазирования, рассмотрим вопрос о том, к чему приводят нарушения синхронности и синфазности.

Нарушения в аппаратуре передачи телеграфных сообщений приводят к искажению двоичных сигналов, которые бывают двух типов: краевые искажения и дробление.

Под краевыми искажениями понимают смещение значащих моментов (краев) принимаемых элементов относительно их идеального положения. Идеальным считается значащий момент (ЗМ), отстающий от отсчетного ЗМ на целое число единичных интервалов t₀. На рисунке 2.12 а) и б) показана переданная (а) и принятия (б) последовательности с идеальными ЗМ, причем принятая последовательность принята с задержкой канала связи t_p.

 

Рис.2.12.

 

На рисунке 2.12 в) показана последовательность принятая с краевыми искажениями, т.к. ее ЗМ сдвинуты на t₁, t₂, t₃, t₄. Краевые искажения приводят к изменению длительности единичных сигналов. Величина Dt_i = |t_i| - абсолютное краевое искажение, а – степень индивидуального искажения.

Под дроблением понимают изменение ЗМ принимаемого сигнала как внутри единичного интервала, так и за его пределами как показано на рисунке 2.13.

 

Рис.2.13.

 

Дробления продолжительностью t_g1 и t_g2 расположены внутри единичного интервала t₀. Дробление t_g3 захватывает два смежных элемента сигнала.

С краевыми искажениями можно бороться методом стробирования сигналов короткими по длине синхроимпульсами следующими, через интервалы t₀. Момент стробирования выбирают обычно в середине элемента сигнала как показано на рисунке 2.14.

Рис.2.14.

 

Допустимые пределы смещения ЗМ сигнала при стробировании примерно 0.5 t₀.

Максимально допустимая величина краевых искажений, при которой обеспечивается правильный прием единичных сигналов, называют исправляющей способностью приемника.

Вернемся теперь к вопросам синхронизации и фазирования. Синхронизация – это процесс установления и поддержания требуемых фазовых отношений между ЗМ переданных и принятых единичных элементов.

Под фазированием по циклу понимается процесс автоматического установления такого фазового соотношения между распределителями приемника и передатчика, при котором циклы приема и передачи кодовых комбинаций совпадают.

Наиболее просто указанные процедуры реализуются в стартстопных системах телеграфной связи.

В таких системах для обозначения моментов начала и конца кодовой комбинации вводят специальные фазирующие элементы: стартовый и стоповый как показано на рисунке 2.15.

 

 

Рис.2.15.

 

Принцип работы таких систем заключается в том, что в исходном состоянии, в отсутствии передачи сообщений, распределители приемника и передатчика не работают (стоят на "стопе"). С приходом стартового элемента (обычно "0") распределители запускаются, обеспечивая прием кодовой комбинации, и останавливаются с приходом стопового элемента (обычно "1"). В таких системах синхронизацию по элементам можно не применять вообще, т.к. накапливаемое за цикл смещение фазы синхроимпульса, обычно весьма незначительно и полностью ликвидируется при остановке (стопе) распределителей.

После рассмотрения видов двоичных сигналов, способов их передачи, искажения сигналов и методов борьбы с ними, перейдем собственно к системам телеграфной связи.