ТЕМА 5. Цифровые системы передачи информации. (2 час.)
Цели и задачи:
Цифровые системы передачи информации основные понятия и определения.
Учебные вопросы:
Особенности цифровых систем многоканальных передач сообщений: необходимость обеспечения синхронизации в ЦСП, общие принципы работы систем тактовой синхронизации, принципы действия систем цикловой синхронизации, технология иерархических цифровых сетей (плезиохронная цифровая иерархия, синхронная цифровая иерархия);
Способы объединения цифровых потоков: цифровой ввод сигналов электросвязи, виды цифровых последовательностей, синхронный способ объединения, асинхронный способ объединения;
Особенности передачи дискретных сообщений по цифровым каналам.
Для рационального построения ЦСП необходимо, чтобы число каналов ТЧ, на которые они рассчитываются, было кратно минимальному стандартному числу. Это дает возможность использовать стандартное каналообразующее оборудование. Аналогично строятся и аналоговые системы передачи с ЧРК, где стандартные первичные, вторичные, третичные группы каналов позволяют применять унифицированное индивидуальное и групповое оборудование. Цифровые системы передачи также строятся согласно определенной иерархии. При этом учитываются следующие требования:
1) возможность передачи всех видов аналоговых и дискретных сигналов;
2) обеспечение как синхронного, так и асинхронного объединения, разделения и транзита цифровых потоков и сигналов в цифровом виде;
3) выбор стандартизированных скоростей передачи цифровых потоков с учетом возможности использования цифровых и аналоговых систем передачи.
Плезиохронная цифровая иерархия ПЦИ/PDH определена в рекомендации G.702 ITU-T и включает в себя несколько уровней с разными скоростями передачи (таблица 1.2)
Таблица 1.2 Общее характеристики ОЦК и сетевых трактов ПЦИ/PDH.
Иерархия ПЦИ/PDH строится на основе основного цифрового канала (ОЦК 64 кбит/с), которое обозначается Е0. Поток Е1 получается мультиплексированием 32 ОЦК в один канал первичной группы со скоростью передачи 2048 кбит/с. Каналы высших уровней иерархии ПЦИ/PDH формируются по единой схеме: 4 потока Е1 мультиплексируются в поток Е2 со скоростью передачи 8448 кбит/с, 4 потока Е2 в Е3 с 34368 кбит/с, 4 потока Е3 в Е4 с 139264 кбит/с. Процессе мультиплексирования осуществляется выравнивание скоростей потоков методом подстановки служебных битов (процедура стаффинга). В результате для выделения канала первичной группы Е1 из потоков высших уровней иерархией требуется пошаговое мультиплексирование и демультиплексирование. Структура систем передачи ПЦИ/PDH, включат три уровня эталонной модели ВОС/OSI: физический, канальный и сетевой. Физический уровень описывает электрический интерфейс, а также параметры сигналов ПЦИ/PDH. Канальный уровень описывает процедуры мультиплексирования и демультиплексирования каналов разных уровней иерархии, цикловую структуру потоков, встроенные процедуры контроля ошибок и т.д. Сетевой уровень описывает процедуры управления каналами, а также контроль параметров ошибок на сетевом уровне.
Первичная ЦСП ИКМ-30 предназначена для городских и сельских сетей и обеспечивает организацию 30 каналов ТЧ. Скорость передачи группового сигнала 2048 кбит/с. Система ИКМ-30 работает по кабелям типов Т, ТП и может быть использована в качестве каналообразующей для ЦСП более высокого порядка.
Вторичная ЦСП ИКМ-120 предназначена для местных и зоновых сетей и обеспечивает организацию 120 каналов ТЧ. Предусмотрена возможность совместной передачи стандартной вторичной группы (исходный спектр 312...552 кГц) в цифровом виде и одного первичного цифрового потока. Скорость группового цифрового потока 8448 кбит/с. Цифровой поток организуется путем объединения четырех первичных цифровых потоков со скоростью 2048 кбит/с. Система передачи может работать по симметричным междугородным кабелям, волоконно-оптическим, радиорелейным и спутниковым линиям.
Третичная ЦСП ИКМ-480 предназначена для работы на зоновых и магистральных сетях связи и обеспечивает организацию 480 каналов ТЧ. Скорость группового цифрового потока 34368 кбит/с. Цифровой поток организуется путем объединения четырех вторичных цифровых потоков со скоростью 8448 кбит/с. Система передачи может работать по кабелю МКТ-4, волоконно-оптическим, радиорелейным и спутниковым линиям.
Объединение цифровых потоков происходит при формировании группового цифрового сигнала из цифровых потоков систем более низкого порядка, а также при объединении различных сигналов, передаваемых в цифровом виде, в единый цифровой поток.
При формировании группового цифрового сигнала возможны следующие способы объединения цифровых потоков: по символьный (поразрядный); по канальный (по кодовым группам каналов) и по системный (по циклам потоков объединяемых систем). На рисунке 1.54 показан принцип по символьного, а на рисунке 1.55 по канального объединения цифровых потоков. В обоих случаях объединяются четыре потока. При посимвольном объединении импульсы цифровых сигналов объединяемых систем укорачиваются и распределяются во времени так, чтобы в освободившихся интервалах могли разместиться вводимые импульсы других систем. При по канальном объединении цифровых потоков сужаются и распределяются во времени интервалы, отводимые для кодовых групп. Сигналы цикловой синхронизации необходимы для правильного распределения цифровых потоков на приемном конце. Объединение цифровых потоков по циклам аналогично по канальному объединению, только обрабатывается (сжимается) во времени и передается целиком цикл одного цифрового потока, а потом следующих.Наиболее простым и широко применяемым способом является способ посимвольного объединения.
Объединение цифровых потоков осуществляется в оборудовании временного группообразования, принцип построения которого показан на рисунке 1.56. В состав оборудования входят: блоки цифрового сопряжения тракта передачи и приема (БЦСпер), (БЦСпр); устройства объединения (УО) в тракте передачи и разделения (УР) в тракте приема потоков; передатчик и приемник синхросигнала (Пер. СС), (Пр. СС); выделитель тактовой частоты (ВТЧ) линейного цифрового сигнала; генераторное оборудование (ГО) передающей и приемной станции.
Сигналы с выходов БЦСпер совместно с сигналами цикловой синхронизации поступают на вход схемы объединения. Временной сдвиг между импульсными последовательностями на выходах БЦСпер обеспечивается управляющими импульсами с ГО. На приеме УР распределяет импульсы группового сигнала по своим БЦСпр, а также сигналы Пр. СС.
.Генераторное оборудование систем передачи более низкого порядка может работать либо независимо от оборудования объединения и разделения цифровых потоков, либо должна обеспечиваться синхронизация общим задающим генератором. В зависимости от этого объединение цифровых потоков будет асинхронным или синхронным.
При синхронном объединении цифровых потоков скорость записи в БЦС и скорость считывания этой информации из БЦС будут постоянными и кратными, так как вырабатываются одним и тем же ГО. В данном случае между командами записи и считывания должен быть установлен требуемый временной сдвиг, чтобы считывание информации происходило после ее поступления в БЦСпер.
При асинхронном объединении цифровых потоков, когда ГО устройств объединения цифровых потоков и ГО устройств формирования цифровых потоков низшего порядка работают независимо, возможно некоторое расхождение между скоростями записи и считывания. Для согласования этих скоростей необходимо принимать соответствующие меры.
При объединении цифровых потоков производится запись информационных символов в запоминающее устройство ЗУ с частотой fз и последующее их считывание с частотой fсч.и. При синхронном объединении цифровых потоков fз= fсч.и. При асинхронном объединении цифровых потоков частоты записи и считывания могут изменяться в некоторых пределах и иметь значения
fз.н - ∆fз max ≤ fз ≤ fз.н + ∆fз max , (1.25)
fсч.и. н - ∆fсч.и. max ≤ fсч.и. ≤ fсч.и. н+ ∆fсч.и. max, (1.26)
где fз.н, fсч.и. н —номинальные значения частоты записи и считывания информационных символов; ∆fз max, ∆fсч.и. max —максимальное отклонение частот записи и считывания от номинального значения, вызванное нестабильностью работы ГО.
При таких ситуациях могут возникнуть моменты, когда fз. > fсч.и. и память ЗУ будет заполнена или когда fз. < fсч.и и память ЗУ будет пуста и в очередной момент считывать будет нечего. В обеих ситуациях передача цифрового потока будет происходить с искажениями, так как в первом случае часть информационных символов пропадает, а во втором - появляются дополнительные временные позиции, которые в исходном цифровом потоке отсутствуют. Чтобы избежать этих нарушений, требуется обеспечить согласование скоростей.
При fз. < fсч.и производится положительное выравнивание скоростей: в считанную последовательность вводится дополнительный балластный тактовый интервал, который на приеме должен быть изъят из передаваемой последовательности информационных символов. Если fз. > fсч.и. производится отрицательное согласование скоростей; из считываемой последовательности изымается один тактовый интервал, информация которого передается по специальному временному каналу и на приеме вводится в передаваемый поток на свое место.
При асинхронном объединении цифровых потоков находят применение системы как с односторонним, так и двусторонним согласованием скоростей.
В системах с односторонним согласованием скоростей частота fсч.и выбирается заведомо большей или меньшей, чем fз.(в зависимости от положительного или отрицательного согласования скоростей). При этом в системах с положительным согласованием скоростей должно выполняться условие
fсч.и. н - ∆fсч.и. max > fз.н + ∆fз max.(1.27)
Тогда при согласовании скоростей в считанную последовательность вводится дополнительный неинформационный (балластный) тактовый интервал (запретом одного импульса считывания), который на приеме исключается из нее по соответствующей команде согласования скоростей.
В системах с отрицательным согласованием скоростей должно выполняться условие
fсч.и. н + ∆fсч.и. max <� fз.н - ∆fз max. (1.28)
Тогда при согласовании скоростей в этих системах на передаче из информационной последовательности изымается один тактовый интервал (дополнительное считывание), который передается по дополнительному каналу и на приеме по команде согласования скоростей снова вводится в информационную последовательность.
В системах с двусторонним согласованием скоростей частота fсч.и. н выбирается равной fз.н. При этом должно выполняться условие
fсч.и. н ± ∆fсч.и. max = fз.н ± ∆fз max.(1.29)
В зависимости от знака разности частот fз. и fсч.и. при возникновении неоднородности необходимо либо вводить в считанную последовательность дополнительный тактовый интервал, либо изымать его и передавать по дополнительному каналу.
В реальной аппаратуре объединения потоков необходимо передавать еще служебные сигналы (цикловую синхрокомбинацию, команды согласования скоростей, импульсы служебной связи, аварийные сигналы и др.), поэтому частота считывания выбирается больше частоты записи:
fс.ч. = fсч.и. + fсл, (1.30)
где fсл —частота следования служебных импульсов. Таким образом, из-за расхождения частот записи и считывания цифровых потоков периоды между моментами записи и считывания будут отличаться на величину ∆t=Тз-Тсч, где Тз=1/fз - период записи информационных символов; Тсч=1/fсч - период их считывания.
На рисунке 1.57, а показан пример записи импульсной последовательности. Для упрощения реальный сигнал от источника информации, состоящий из 1 и 0, заменен сигналом, состоящим только из 1. При ∆t=0, когда fз = fсч или Тз-Тсч =0, считанная из ЗУ последовательность будет такой же. На рисунке 1.57, б показана последовательность считываемых импульсов, для которых fсч > fз (∆t>0), с конкретным значением отношения Тсч/Тз=13/16. Как видно ил рисунка, импульсы считывания опережают записанные импульсы и через некоторое время наступит момент, когда ячейки памяти будут свободны от информационных импульсов и появятся нулевые символы, которые называются временными сдвигами (рисунок 1.57, в). Интервалы времени между такими символами в последовательности считанных импульсов определяют период временных сдвигов.
Число информационных импульсов между соседними временными сдвигами будет R=П[Тсч/(Тз-Тсч)], где символ П означает округление до ближайшего целого. При синхронном объединении потоков отношение Тсч/(Тз-Тсч) есть целое число. Например, при Тсч/Тз = 12/16 символ П=3, т. е. временной сдвиг будет после каждых трех позиций передачи информации. Тогда в считанной последовательности импульсов интервалы между временными сдвигами будут постоянными. Такую последовательность импульсов называют однородной, так как временные сдвиги формируются на строго определенных позициях в цикле передачи и могут использоваться для передачи служебных сигналов. Частота следования последних постоянна, что позволяет выделить их на приеме. При асинхронном объединении цифровых потоков из-за нестабильности задающих генераторов, вырабатывающих тактовые частоты, отношение Тсч/(Тз-Тсч) - дробное число и его величина будет меняться во времени. В этом случае (рисунок 1.57, в) через определенное число временных сдвигов число импульсов между соседними временными сдвигами изменяется и появляется неоднородность. Период возникновения подобных неоднородностей определяется разностью
[Тсч/(Тз-Тсч)] - П [Тсч/(Тз-Тсч)]=±1 (1.31)
Для приведенного выше примера Тсч/Тз=13/16. При этом
[Тсч/(Тз-Тсч)] - П [Тсч/(Тз-Тсч)]=13/3 - 4=1/3, следовательно, в данном случае неоднородности возникают в каждом третьем временном сдвиге и в интервале между временным сдвигом будет не четыре, а пять считанных импульсов. В дальнейшем цикл временных сдвигов повторится. При появлении неоднородностей требуется обеспечить согласование скоростей передачи символов путем коррекции соответствующих моментов временных сдвигов. В рассмотренном случае можно уменьшить соотношение между частотами записи и считывания до 12/15. При этом временные сдвиги будут появляться после четырех считанных импульсов, но каждый 13-й импульс последовательности записи должен изыматься и передаваться по отдельному каналу (производится отрицательное согласование скоростей). Если, наоборот, соотношение между частотами записи и считывания увеличить до 15/18, то интервалы между временными сдвигами, содержащие четыре считанных импульса, надо увеличивать до пяти, вводя дополнительные тактовые интервалы (производится положительное согласование скоростей).
Для передачи команд согласования скоростей и информационного символа при отрицательном согласовании скоростей организуются дополнительные временные каналы на определенных позициях цикла передачи. Следовательно, согласование скоростей может производиться в строго определенный момент, обусловленный структурой цикла передачи объединенного цифрового потока. Передача КСС приводит к снижению эффективности работы системы передачи, так как необходимо повышать тактовую частоту передачи или уменьшать объем передачи полезной информации. Число КСС, а следовательно и объем дополнительной информации будут зависеть от частоты возникновения неоднородности, которая в основном зависит от стабильности работы генераторного оборудования. Учитывая достаточно высокую стабильность ГО, передаваемые команды согласования скоростей занимают 1...2% объема передаваемой информации.
Временной детектор.
Временные интервалы между моментами записи и считывания контролируются ВД. В оборудовании временного группообразования используются цифровой и аналоговый временные детекторы. Цифровой детектор применяется в передающей части для определения момента возникновения неоднородности. В системах с двусторонним согласованием скоростей ВД должен не только обнаруживать моменты возникновения неоднородности, но и определять ее знак. В цифровом детекторе (рисунок 1.60) одноименные выходы распределителей записи и считывания подключены к раздельным выходам триггера DD1. Выходы триггера соединены с логическими элементами DD2 и DD3, на другие входы которых подаются контрольные импульсные последовательности с распределителя записи. Временное положение контрольных последовательностей выбирается таким образом, чтобы при нормальном режиме работы ЗУ на схемах И импульсы с триггера не совпадали по времени с контрольными импульсами. Если временной интервал между импульсами записи и считывания достиг величины, при которой необходимо согласование скоростей, на выходе соответствующей ячейки И появится импульс, который поступит в передатчик КСС.
Рисунок 1.60 Цифровой временной детектор.
При рассмотрении работы ВД примем число ячеек памяти в ЗУ равным четырем, тогда:
- на вход S триггера будет подаваться сигнал с 4-го выхода распределителя считывания,
- на вход R сигнал с 4-го выхода распределителя записи,
- на схему DD2 - сигнал с 3-го выхода распределителя записи,
- на схему DD3 - сигнал с 1-го выхода распределителя записи.
При отсутствии согласования скоростей сигналы на выходах DD2 и DD3 отсутствуют. При отрицательном согласовании скоростей импульсная последовательность с 3-го выхода распределителя записи совпадает с единичным состоянием выхода триггера Q, в результате чего формируется сигнал на выходе логического элемента И1. При положительном согласовании скоростей импульсная последовательность с 1-го выхода распределителя записи совпадает с единичным состоянием выхода Q триггера и формируется сигнал на выходе логического элемента И2.
Аналоговый детектор используется в приемной части для определения текущего значения временного интервала между моментами записи и считывания. В аналоговом детекторе (рисунок 1.61), как и в цифровом, импульсные последовательности с одноименных выходов распределителей записи и считывания подаются на раздельные входы R и S триггера, скважность сигнала, на выходе которого характеризует взаимное временное положение импульсов записи и считывания. Сигнал с выхода триггера подается на вход фильтра нижних частот ФНЧ, который выделит постоянную составляющую напряжения сигнала. Величина этого напряжения зависит от скважности сигнала. При нормальной работе ЗУ импульсы записи и считывания сдвинуты относительно друг друга на половину периода их следования. В этом случае скважность сигнала на выходе триггера будет равна двум, а напряжение постоянной составляющей на выходе ФНЧ — среднему значению, что соответствует номинальной скорости считывания. При увеличении или уменьшении временного интервала между моментами записи и считывания изменяются скважность сигнала на выходе триггера и значение постоянной напряжения сигнала. Эго напряжение подается на схему управления ГУН, которая плавно изменяет частоту считывания, увеличивая или уменьшая ее в зависимости от согласования скоростей.
Рисунок 1.61 Структурная схема аналогового детектора.
. . .Передача команд согласования скоростей.
Команды согласования скоростей должны обладать практически такой же помехозащищенностью, как и цикловые синхросигналы. Это объясняется тем, что ошибка при опознавании КСС равносильна изменению на один такт длительности цикла передачи (в ту или иную сторону в зависимости от вида ошибки) и вызовет сбой цикловой синхронизации в соответствующем объединяемом потоке. Последнее, в свою очередь, может вызвать сбой цикловой синхронизации во всех системах более низкого порядка этого цифрового потока. Однако между синхросигналами и КСС есть существенная разница, которая заключается в том, что первые обладают периодичностью, так как передаются в каждом цикле передачи, тогда как вторые несут информацию об однократных изменениях этого состояния. Поэтому помехозащищенность синхросигнала достигается методом накопления, и ошибка в одном или даже нескольких синхросигналах не вызывает сбоя цикловой синхронизации, а помехозащищенность КСС обеспечивается кодами, исправляющими ошибки.
В системах с односторонним согласованием скоростей необходимо передавать информацию о двух состояниях передающего устройства: отсутствии или наличии КСС. Для передачи этой информации достаточно одного двоичного разряда. Тогда для защиты от искажений одного символа КСС достаточно использовать трехразрядную кодовую группу, для защиты двух символов - пятиразрядную кодовую группу и т. д. Обычно в системах с односторонним согласованием скоростей для передачи соответствующих команд используются кодовые группы вида 00...0 - для передачи информации об отсутствии согласования скоростей и 11...1 для передачи информации о наличии согласования скоростей. Число символов в кодовой группе выбирают нечетным. При этом правильное опознавание КСС осуществляется, если число искаженных символов не превышает половины общего числа символов в команде.
В системах с двусторонним согласованием скоростей необходимо передавать информацию о двух состояниях передающего устройства: отсутствии согласования скоростей, положительном согласовании скоростей и отрицательном согласовании скоростей. Для передачи этой информации необходимо уже два двоичных разряда. Тогда для защиты от искажений одного символа КСС необходимо использовать пятиразрядную кодовую комбинацию, для защиты от искажения двух символов - семиразрядную кодовую комбинацию и т. д. Увеличение числа КСС и числа разрядов в кодовой комбинации приводит к возрастанию объема передаваемой информации.
Таким образом, по объему передаваемой информации системы с двусторонним согласованием скоростей и передачей трех команд менее экономичны, чем системы с односторонним согласованием скоростей, так как требуют большего объема передаваемой информации.
— Стремление реализовать достоинства систем с двусторонним согласованием скоростей и вместе с тем обеспечить такую же помехозащищенность, как в системе с односторонним согласованием скоростей при одинаковом числе разрядов кодовых групп команд, привело к созданию системы с двусторонним согласованием скоростей с исключением передачи команды об отсутствии согласования. Такие системы называются системами с двусторонним согласованием скоростей и двухкомандным управлением. По числу передаваемых команд подобные системы идентичны системам с односторонним согласованием скоростей. Структура двухкомандного сигнала показана на рисунке 1.62,а. При отсутствии согласования скоростей с передающей станции будет поступать чередование положительных и отрицательных команд согласования скоростей. Если временной интервал ∆Т между моментами записи и считывания достигнет значения Тсч, то необходимо произвести согласование скоростей. В этом случае передаются подряд две команды положительного или отрицательного согласования скоростей (рисунок 1.62, а). Такая структура передачи КСС позволяет выявить одиночные ошибки в передаваемых командах. Для рассмотрения возможности определения ошибок интервал времени передачи чередующихся команд назовем пассивным, а интервал времени передачи команд положительного или отрицательного согласования скоростей (две одинаковые команды подряд) активным.
На рисунке 1.62, б, в показаны ошибки в пассивном интервале передачи команд. Эти ошибки легко обнаружить, так как подряд следуют три одинаковые команды, что при нормальной работе невозможно. Сложнее выявить ошибки в активном интервале (рисунок 1.62, г, д), поскольку в данном случае положительная команда трансформируется в отрицательную и наоборот. С учетом возможности коррекции ошибок в пассивном интервале или в обоих случаях и строятся приемники команд согласования скоростей.
Рисунок 1.62 Структура двухкомандного сигнала при двустороннем согласовании скоростей.
Приемник КСС с коррекцией ошибки в пассивном интервале показан на рисунке 1.63. Он содержит три узла: опознаватель, анализирующее устройство, корректор ошибок. Опознаватель определяет знак согласования скоростей. Анализатор выявляет положительную или отрицательную КСС. Он содержит триггер Тг, на один вход которого подаются импульсы команд положительного согласования скоростей, а на другой - отрицательные, и две схемы И.
При появлении подряд двух импульсов одинаковых команд второй импульс пройдет через свою схему И. Корректор ошибок служит для выявления ошибки в пассивном интервале времени. Он содержит два счетчика команд: положительных и отрицательных. Если в счетчик подряд поступило три команды, необходимо осуществить коррекцию. При коррекции производится вставка или изъятие из цифрового потока одного из временного интервала в зависимости от прошедшей команды согласования скоростей. Такая коррекция не позволяет восстановить передаваемую кодовую комбинацию потока, но дает возможность сохранить длительность его цикла, что не повлечет за собой срыва цикловой синхронизации в этом потоке.
Для коррекции ошибок в активном интервале передачи команд с передающей станции поступает знак промежуточного значения изменения временного интервала между сигналами записи и считывания. Необходимо учесть, что команды согласования скоростей будут передаваться довольно редко. Это определяется стабильностью частоты задающего генератора, используемого при формировании низовых потоков и в оборудовании временного группообразования. Рассмотрим это на примере системы передачи ИКМ-120. Как будет показано далее, расхождение частот может достигать 120 Гц, т. е. за 1 с максимальное число КСС равно 120, а число циклов за 1 с - 8000, т. е. в 67 раз больше. В каждом цикле имеются временные позиции для передачи информационных символов при отрицательном согласовании скоростей. При отсутствии команд согласования скоростей эти временные позиции можно использовать для передачи знака промежуточного значения изменения временного интервала между сигналами записи и считывания. Из этого видно, что информация о знаке промежуточного значения изменения временного интервала будет передаваться значительно чаще, чем сами КСС.
При использовании такого способа коррекции каждая сдвоенная команда несет в себе информацию только о наличии согласования скоростей, в то время как решение о знаке этого согласования принимается на основе многократно передаваемой информации о знаке изменения временного интервала между сигналами записи и считывания. Как показано на рисунке 1.62, г, д при одиночном искажении сдвоенных команд последовательности (++) преобразуются в последовательности (- -), а последовательности (- -) (на рисунке не показаны) - в последовательности (++); при этом момент передачи сдвоенных команд сдвигается на один временной интервал передачи КСС. Это и используется в приемнике согласования скоростей для коррекции ошибок.
В схему приемника команд согласования скоростей добавляются узлы определения знака промежуточного состояния скоростей и устройство сравнения, определяющее несоответствие информации о знаке согласования скоростей виду сдвоенной команды.Устройство фазовой автоподстройки частоты. Схема устройства ФАПЧ приведена на рисунке 1.64. В состав ее входят временной детектор (ВД), схема управления (СУ) и генератор, управляемый напряжением, (ГУН). Работа аналогового ВД была рассмотрена ранее. Схема управления, содержащая ФНЧ, выделяет из сигнала с выхода ВД постоянную составляющую напряжения. Для идеального восстановления первоначальной скорости цифрового потока ФНЧ должен иметь бесконечно малую полосу пропускания.
Рисунок 1.64 Устройство фазовой автоподстройки частоты.
Это позволит значительно уменьшить временные флуктуации импульсов передаваемого цифрового потока, вносимые оборудованием временного группообразования. Однако при этом не обеспечивается необходимая полоса захвата устройства ФАПЧ, которая не может быть меньше максимального расхождения частот записи в передающем устройстве fз.пер и считывания в приемном устройстве fcч.пр. Следовательно,
∆FФНЧ> fз.пер δ f з.пер+ fз.перδ f сч.пр (1.33)
где ∆FФНЧ - полоса пропускания ФНЧ; δ - относительная нестабильность частоты f. Так, при объединении цифровых потоков сформированных аппаратурой ИКМ-30:fз = f сч =2048 кГц, δ f з =δ f сч = 3·10-5, ∆FФНЧ =120 Гц.
На вход ГУН будут проходить все составляющие сигнала с выхода ВД, попадающие в полосу ∆FФНЧ, что приводит к временным флуктуациям передаваемого цифрового потока. Для уменьшения этих флуктуаций в схемах ФАНЧ применяются специальные устройства.
Вопросы для самопроверки:
Особенности цифровых систем многоканальных передач сообщений: необходимость обеспечения синхронизации в ЦСП, общие принципы работы систем тактовой синхронизации, принципы действия систем цикловой синхронизации, технология иерархических цифровых сетей (плезиохронная цифровая иерархия, синхронная цифровая иерархия);
Способы объединения цифровых потоков: цифровой ввод сигналов электросвязи, виды цифровых последовательностей, синхронный способ объединения, асинхронный способ объединения;
Особенности передачи дискретных сообщений по цифровым каналам.
Список литературы:
1. Васильев М., Хомков И., Шаповаленко С. Моделирование и анализ корпоративных информационных систем II PC Week. 2006. №34.
2. Васильев М., Хомков И., Шаповаленко С. Объектно-ориентированный подход к моделированию информационных систем II PC Week. 2005. №36.
3. Громов B.C., Вишнепольский P.JL, Тимофеев В.Н. Промышленная шина PROFIBUS, способы реализации в АСУ ТП Электронный ресурс. // http ://www.asutp.ru.
4. Джамса К., Коуп К. Программирование для INTERNET в среде Windows. СПб.: Питер, 2005. 659 с.
5. Джеймс Рамбо, Айвар Якобсон, Грэди Буч. UML: специальный справочник. -СПб.: Питер., 2004. 656 с.
6. Дитрих Д., Лой Д., Швайнцер Г. LON-технология. Построение распределенных приложений. Пермь: Звезда, 2005. — 424 с.
7. Колосков М.С. Время доставки пакета и пропускная способность вычислительной сети //Автоматика и вычислительная техника. 1990. №3. С.53-59.
8. Леоненков А.В. СамоучительиМЬ. СПб.: BHV, 2001. 304 с.
9. Локотков А. Интерфейсы последовательной передачи данных. Стандарты EIA RS-422A/RS-485IIСТА. 1997. №3. С.110-119.
10. Любашин А.Н. Программное обеспечение систем контроля и управления и Windows-технологии ТП Электронный ресурс. // http://www.asutp.ru.
11. Любашин А.Н. Промышленные сети Электронный ресурс. // http ://www. asutp.ru.
12. Любашин А.Н. PROFIBUS открытая шина для открытых технологий //PCWeek. 1998. №8.
13. Малков А.В., Новиков С.В. Промышленная сеть с неравномерным распределением прав ведущих (LabiNet) II Вестн. Перм. ун-та. 2003. Вып.6. Информационные системы и технологии. С. 31-34.
14. Немет Э., Снайдер Г. UNIX: руководство системного администратора. СПб.: Питер, 2000.-928 с.
15. Нессер Д. Оптимизация и поиск неисправностей в сетях. — Киев: Диалектика, 1996. -384 с.
16. Новиков С.В. Имитационное моделирование передачи данных в промышленных сетях на основе метода доступа к шине типа "ведущий-ведомый" // Вестн. Перм. ун-та. 2003. Вып.6. Информационные системы и технологии. С. 26-30.
РАЗДЕЛ 3. Типовые системы передачи информации и виды информационного обслуживания. (13 час.)
ТЕМА 1. Системы телефонной связи. (2 час.)
Цели и задачи:
Изучить типовые системы передачи информации и виды информационного обслуживания.
Учебные вопросы:
Особенности систем передачи речи.
Кодирование формы волны.
Параметрическое компандирование на основе линейного предсказания.
Гибридное кодирование.
Кодирование речи с разделением спектра на полосы.
Принципы передачи речи с переменной скоростью.
Кодирование элементов речи.
Телефонная связь
Для предприятий туриндустрии телефонная связь является самым распространенным и широко применяемым видом связи. Она используется не только для оперативного административного управления предприятиями, но и для ведения финансово-хозяйственной деятельности. Например, по телефону можно забронировать номер в гостинице, получить информацию об интересующем туриста маршруте или турпакете.
В зависимости от способа использования телефонную связь можно разделить на два вида:
- общего пользования (городская, междугородная, международная);
- офисную (внутренняя) связь, используемую в пределах одной организации.
Основными компонентами телефонной связи являются телефонная сеть и абонентские терминалы. Телефонная сеть состоит из автоматических телефонных станций (АТС), соединенных между собой каналами связи. Каждая АТС коммутирует, как правило, до 10 тыс. абонентов. Абонентские терминалы подключают к сети по абонентской линии. Как правило, это пара медных проводов. Каждая абонентская линия имеет свой персональный номер. АТС соединяются между собой по соединительным линиям и также имеют свой номер, как правило, совпадающий с первыми тремя цифрами абонентского номера. Например, если московский абонент имеет номер телефона 187-27-59, то это значит, что он подключен к АТС с номером 187, а 27-59 — это персональный номер абонента. Если к АТС подключены более 10 тыс. абонентов, то тогда данная АТС разделяется на несколько логических подстанций, имеющих свой персональный номер.
В общем виде телефонная сеть представляет иерархическую структуру, состоящую из следующих уровней: международного, междугородного и уровня конкретного региона (рис. 1).
Рис. 1.Схема международной телефонной сети
Офисная связь реализуется на базе специальных офисных АТС. Их применение на предприятиях туриндустрии, особенно в гостиничных комплексах, продиктовано необходимостью обеспечения сотрудников фирмы и гостей городским телефоном, а также экономией средств на разговоры. Офисные АТС позволяют при наличии ограниченного числа городских телефонов увеличивать количество дополнительных внутренних телефонов, обеспечивая тем самым оперативность работы учреждения. Офисная АТС является связующим звеном между городскими абонентскими линиями и линиями внутренних абонентов, т.е. выполняет функции региональной АТС. Причем количество внутренних абонентских линий зависит от различных параметров, таких, как количество городских абонентских линий, подключенных к данной АТС, интенсивности разговоров, финансовых возможностей фирмы и т. п.
На рынке средств связи существует множество различных офисных АТС — от самых маленьких, которые устанавливаются в небольших офисах и даже в квартирах, до больших станций. Если в качестве абонента выступает офисная мини-АТС, то можно еще добавить внутренний номер абонента.
Офисные АТС станции используются на крупных предприятиях и в гостиницах. Основными достоинствами офисных АТС является то, что они, во-первых, осуществляют автоматическое подключение внутренних абонентов и, во-вторых, телефонная связь внутри фирмы осуществляется практически бесплатно. Кроме этого они выполняют множество полезных вспомогательных функций, к которым относятся:
- организация телеконференций;
- постановка абонента на ожидание при занятом канале и периодическое напоминание об этом;
- автоматическая переадресация на другой телефон, а в «ночном режиме» на телефон дежурного;
- составление списка абонентов для вызова в определенное время;
- режим «не беспокоить»;
- возможность временного запрета выхода на внешнюю линию для некоторых телефонов;
- заказ времени для звонка-будильника;
- включение громкоговорящей связи и т. п.
Но одной из важнейших функций офисной АТС является возможность подключения ее к компьютеру. Это позволяет вести автоматический учет и регистрацию всех телефонных переговоров, учитывать время и тариф при каждом телефонном разговоре, автоматически устанавливать скидки (наценки) на телефонные разговоры, для гостиниц автоматически выписывать счета гостям за каждый телефонный разговор либо при выписке. Для решения этих задач разрабатываются специальные программные продукты — автоматизированные системы учета и тарификации телефонных переговоров. Система принимает данные о звонках от мини-АТС, сохраняет их в базе данных и тарифицирует в режиме реального времени.
Одним из основных элементов телефонной связи является телефонный аппарат. Телефонные аппараты различаются как по конструктивному исполнению (имеют различную форму), так и по своим сервисным возможностям (выполняют различные функции). Современные телефонные системы используют два способа кодирования набираемого номера: импульсный и тональный.
Импульсный (Pulse) способ кодирования применяется в устаревших аппаратах с вращающимся диском набора номера. При наборе цифр в линию связи подаются импульсы, число которых соответствует набранной цифре.
При тональном (Tone) способе кодирования информации посылается непрерывный сигнал, состоящий из комбинации двух частот, при помощи которых и осуществляется кодирование передаваемого номера. Тональный способ используется в телефонных аппаратах, имеющих кнопочное устройство набора номера. Практически все существующие АТС допускают импульсное кодирование номера, тональные же системы кодирования используются лишь на сравнительно новых АТС.
Современные телефонные аппараты обладают множеством полезных функций, и их число, как правило, определяется стоимостью аппарата.
К основным дополнительным функциям телефонных аппаратов относятся:
- наличие долговременной памяти запоминания номеров;
- наличие оперативной памяти для повторного вызова последнего набираемого номера;
- возможность многократного вызова абонента при условии его занятости (функция автодозвона);
- автоматическое определение номера (АОН) входящего звонка с отображением его на дисплее и возможностью его звукового воспроизведения;
- антиАОН — защита от АОН вызываемого абонента;
- наличие автоответчика и встроенного диктофона для записи передаваемого (принимаемого) сообщения и много других полезных функций.
Но при использовании таких функций, как АОН и автоответчик на предприятиях СКСиТ, необходимо учитывать, что ваши партнеры могут нести дополнительные непредвиденные затраты при ведении междугородных (международных) переговоров, так как любой звонок необходимо будет оплачивать, даже если разговора и не было.
Одной из новых функций является подключение телефонного аппарата к персональному компьютеру со всеми вытекающими отсюда возможностями.
Телефонная связь предназначается для передачи речи на расстояние и имеет широкое применение в телекоммуникационных сетях связи.
Таким образом, в практикуме отражаются начальные сведения об основах телефонной передачи на примере элементов телефонного тракта и абонентских устройств. Приводится практическая методика исследования приборов и узлов электронного телефонного аппарата. Изучаются принципы телефонной передачи, устройство электроакустических преобразователей, приборы и схемы телефонных аппаратов.
Производится описание лабораторной установки и дана методика выполнения лабораторного практикума.
ПРИНЦИПЫ ТЕЛЕФОННОЙ ПЕРЕДАЧИ
Передача речевых сообщений основана на преобразовании речевых сигналов (звуки, слоги, слова, фразы) с помощью микрофона в колебания электрического тока, которые передаются по линии связи и телефону, где происходит преобразование электрических колебаний в звуковые.
На орган слуха человека воздействуют звуковые колебания, создаваемые колебаниями молекул упругой среды (воздуха), в диапазоне частот от 20 до20000 Гц.
Звуки речи характеризуются частотным диапазоном от 80 до 12000 Гц. Каждый звук имеет спектр зависимости звукового давления рm от частоты f (рис. 1.1). В речевом спектре звука выделяются основной тон f1 и усиленные области частот – форманты.
|
