Учебно-методический комплекс дисциплины обсужден на заседании кафедры информационной безопасности «7»
|
Скачать 3.52 Mb.
|
Принципы кодирования речиКак стало ясно со времени изобретения Александра Белла, для того, чтобы передать речь через телефонную сеть, речевую информацию нужно преобразовать в аналоговый электрический сигнал. При переходе к цифровым сетям связи возникла необходимость преобразовать аналоговый электрический сигнал в цифровой формат на передающей стороне, то есть закодировать, и перевести обратно в аналоговую форму, то есть декодировать, на приемной стороне. Процесс преобразования аналогового речевого сигнала в цифровую форму называют анализом или цифровым кодированием речи, а обратный процесс восстановления аналоговой формы речевого сигнала - синтезом или декодированием речи. Цель любой схемы кодирования - получить такую цифровую последовательность, которая требует минимальной скорости передачи и из которой декодер может восстановить исходный речевой сигнал с минимальными искажениями. При преобразовании речевого сигнала в цифровую форму, так или иначе, имеют место два процесса - дискретизация (sampling), т.е. формирование дискретных во времени отсчетов амплитуды сигнала, и квантование, т.е. дискретизация полученных отсчетов по амплитуде (кодирование непрерывной величины - амплитуды - числом с конечной точностью). Эти две функции выполняются т.н. аналого-цифровыми преобразователями (АЦП), которые размещаются в современных АТС на плате абонентских комплектов, а в случае передачи речи по IP-сетям - в терминале пользователя (компьютере или IP-телефоне). Так называемая теорема отсчетов гласит, что аналоговый сигнал может быть успешно восстановлен из последовательности выборок с частотой, которая превышает, как минимум, вдвое максимальную частоту, присутствующую в спектре сигнала. В телефонных сетях полоса частот речевого сигнала намеренно, посредством специальных фильтров, ограничена диапазоном 0.3 - 3.4 кГц, что не влияет на разборчивость речи и позволяет узнавать собеседника по голосу. По этой причине частота дискретизации при аналого-цифровом преобразовании выбрана равной 8кГц, причем такая частота используется во всех телефонных сетях на нашей планете. При квантовании непрерывная величина отображается на множество дискретных значений, что, естественно, приводит к потерям информации. Для того, чтобы обеспечить в такой схеме достаточный динамический диапазон (способность передавать без искажений как сильные, так и слабые сигналы), дискретная амплитуда сигнала кодируется 12/13-ти разрядным двоичным числом по линейному закону. Процесс аналого-цифрового преобразования получил, применительно к системам связи, название импульсно-кодовой модуляции (ИКМ). Чтобы снизить необходимую скорость передачи битов, применяют нелинейный (логарифмический) закон квантования, т.е. квантованию подвергается не амплитуда сигнала, а ее логарифм. В данном случае имеет место процесс «сжатия» динамического диапазона сигнала, а при восстановлении сигнала происходит обратный процесс. После длительных и бурных дебатов в отношении законов кодирования сегодня применяются две основные разновидности ИКМ: с кодированием по (m-закону и по А-закону. В результате сжатия сигнал с амплитудой, кодируемой 12-13 битами, описывается всего восемью битами. Различаются эти разновидности ИКМ деталями процесса сжатия (m-закон кодирования предпочтительнее использовать при малой амплитуде сигнала и при малом отношении сигнал/шум). Исторически сложилось так, что в Северной Америке используется кодирование по m-закону, а в Европе - по А-закону. Поэтому при международной связи во многих случаях требуется преобразование m-закона в А-закон, ответственность за которое несет страна, в которой используется m-закон кодирования. В обоих случаях каждый отсчет кодируется 8 битами, или одним байтом, который можно считать звуковым фрагментом. Для передачи последовательности таких фрагментов необходима пропускная способность канала, равная 64 Кбит/с. Это определяется простыми арифметическими действиями: 4 000 Гц * 2 = 8 000 отсчетов/с, 8 000 отсчетов/с * 8 битов = 64 Кбит/с, что составляет основу всей цифровой телефонии. Поскольку ИКМ была первой стандартной технологией, получившей широкое применение в цифровых системах передачи, пропускная способность канала, равная 64 Кбит/с, стала всемирным стандартом для цифровых сетей всех видов, причем - стандартом, который обеспечивает передачу речи с очень хорошим качеством. Соответствующие процедуры кодирования и декодирования стандартизованы ITU-T в рекомендации G.711. Однако такое высокое качество передачи речевого сигнала (являющееся эталоном при оценке качества других схем кодирования) достигнуто в системах ИКМ за счет явно избыточной, при современном уровне технологии, скорости передачи информации. Чтобы уменьшить присущую ИКМ избыточность и снизить требования к полосе пропускания, последовательность чисел, полученная в результате преобразования речевого аналогового сигнала в цифровую форму, подвергается математическим преобразованиям, позволяющим уменьшить необходимую скорость передачи. Эти преобразования «сырого» цифрового потока в поток меньшей скорости называют «сжатием» (а часто - кодированием, рассматривая ИКМ как некую отправную точку для дальнейшей обработки информации). Существует множество подходов к «сжатию» речевой информации; все их можно разделить на три категории: кодирование формы сигнала (waveform coding), кодирование исходной информации (source coding) и гибридное кодирование, представляющее собой сочетание двух предыдущих подходов. Вопросы для самопроверки.
Список литературы:
ТЕМА 2. Системы телеграфной связи.(2 час.) Цели и задачи:
Рассмотреть основные понятия Систем телеграфной связи. Телеграфная связь, передача на расстояние буквенно-цифровых сообщений — телеграмм — с обязательной записью их в пункте приёма; осуществляется
Краткая историческая справка. Телеграфная связь — старейший вид электрической связи. Она появилась в 30-х гг. 19 в. Начиная с древнейших времён для передачи сообщений пользовались (помимо почтовой связи) только неэлектрическими способами телеграфирования (сигнализации) — световым (см. Оптический телеграф) и звуковым. Их недостатки: низкая скорость передачи информации, зависимость от времени суток и погоды, невозможность соблюдать скрытность передачи. Поэтому неэлектрические способы в 70-е гг. 20 в. применяются крайне редко. Основы телеграфии были заложены в России работами П. Л. Шиллинга, который в 1832 создал первый практически пригодный комплекс устройств для электрической Телеграфная связьРазработанная Шиллингом система Телеграфная связь использовалась в Великобритании (с 1837) иГермании. В 1836 Шиллинг построил экспериментальную линию телеграфа, проходившую вокруг здания Адмиралтейства в Петербурге. Затем была организована Телеграфная связь Зимнего дворца с Главным штабом (1841) и с Главным управлением путей сообщений и публичных зданий (1842). В 1843 была построена линия значительно большей протяжённости — между Петербургом и Царским Селом (25 км). Целый ряд удачных конструкций телеграфных аппаратов для этих линий разработал Б. С. Якоби, который в 1839 создал электромагнитный пишущий телеграфный аппарат, в 1850 — буквопечатающий телеграфный аппарат. В 1844 в США была введена в эксплуатацию линия Телеграфная связь, оборудованная электромеханическими телеграфными аппаратами конструкции С.Морзе (см. Морзе аппарат, Морзе код). Развитие Телеграфная связь во 2-й половине 19 в. было связано с ростом промышленности и сети железных дорог. Так, в 1860 в России эксплуатировалось около 27 000 км телеграфных линий связи и 160 телеграфных станций, а к 1870 эти показатели возросли соответственно до 91 000 и 714. В 1871 была открыта самая длинная в мире телеграфная линия Москва — Владивосток (около 12 тысяч км). Ещё раньше (1854) появились международные, а затем, с прокладкой подводных кабелей связи, и межконтинентальные линии Телеграфная связь Основная часть расходов в телеграфии приходится на сооружение телеграфных линий. Поэтому исследования в области Телеграфная связьбыли направлены на увеличение эффективности использования линий. В 1858 русский изобретатель З. Я. Слонимский разработал метод одновременной передачи по одному проводу двух пар телеграфных сообщений (в противоположных направлениях). Разновидность этого метода, получившая название дифференциального дуплекса, широко применяется в Телеграфная связь В 1872 Ж. Бодо изобрёл многократный телеграфный аппарат, передающий по одному проводу одновременно два (или более) сообщения в одну сторону. Примененный Бодо принцип временного уплотнения линии (см. Линии связи уплотнение) остаётся одним из основных и в современной Телеграфная связь Сам аппарат Бодо имел настолько удачную конструкцию, что с небольшими изменениями эксплуатировался в телеграфии до 50-х гг. 20 в. В 1869 русский изобретатель Г. И. Морозов разработал аппаратуру частотного уплотнения линий связи, при котором несколько сообщений передаются по одной линии сигналами переменного тока различной частоты (идею частотного уплотнения выдвинул французский изобретатель Э. Лаборд в 1860). Этот принцип в дальнейшем был реализован в аппаратуре тонального телеграфирования, что позволило получать большое количество экономичных телеграфных каналов. В 1880 русский изобретатель Г. Г. Игнатьев предложил способ одновременного телеграфирования и телефонирования по одной линии (см. Подтональное телеграфирование). Эффективность использования телеграфных линий возрастает также с увеличением скорости передачи сообщений. Так как возможности оператора (телеграфиста) практически ограничены, были разработаны способы автоматической передачи телеграмм, предварительно записанных, например, на перфорированную ленту. Последующее считывание и передача телеграфных сигналов, соответствующих записи на перфоленте, могут выполняться с большой скоростью, что повышает эффективность использования линии или канала Телеграфная связь В 1858—67 Ч. Уитстонпредложил конструкции трансмиттера — устройства для автоматического считывания с перфоленты и реперфоратора — устройства для записи телеграфной информации на перфоленту. В дальнейшем их стали применять не только для увеличения скорости передачи, но и как запоминающие устройства в различных системах обработки телеграфной информации, устанавливаемых на телеграфных станциях (см. Кодовой коммутации станция). Большой вклад в развитие телеграфии внесли также сов. учёные и изобретатели — Г. В. Дашкевич, А. Ф. Шорин, П. А. Азбукин, А. Д. Игнатьев, Л. И. Тремль и др. Организация телеграфной связи в СССР. По назначению и характеру передаваемой информации различают следующие виды Телеграфная связь: связь общего пользования, абонентский телеграф (см. Абонентское телеграфирование), ведомственная Телеграфная связь,факсимильная связь (фототелеграфная связь). Телеграфная связь общего пользования служит для передачи телеграмм, денежных переводов, уведомлений о телефонных переговорах и т. п., поступающих на предприятия связи (городские и сельские отделения связи, районные узлы связи). При помощи абонентского телеграфа абоненты могут вести документированные переговоры либо одностороннюю передачу сообщений, пользуясь для этого телеграфными аппаратами, установленными непосредственно в помещениях абонентов. Возможна также передача телеграмм в сеть общего пользования и приём их из этой сети. Предприятия связи осуществляют техническое обслуживание абонентских установок, а также предоставляют им временные прямые соединения для передачи информации, взимая за это определённую плату. Абоненты такой Телеграфная связь — крупные предприятия, министерства и ведомства, снабженческо-сбытовые организации и т. п. Разновидность абонентского телеграфа —Телекс, он используется для международной связи. Ведомственная Телеграфная связь организуется в отраслях народного хозяйства, в которых требуется передавать большое количество документальной информации (на ж. -д. транспорте, в гражданской авиации, метеослужбе и т. д.). Она может быть организована по каналам министерства связи или по собственным линиям и каналам данного ведомства. Факсимильная связь служит для передачи на расстояние неподвижных изображений, то есть любого иллюстративного, графического и рукописного материала. Этот вид связи не обладает всеми характерными признаками Телеграфная связь, но в силу исторически сложившихся условий его относят к телеграфии. Факсимильная связь используется для передачи фототелеграмм, полос центральных газет, картографических материалов с нанесённой на них метеорологической обстановкой и т. д. По способу организации передачи различают Телеграфная связь симплексную и дуплексную. Симплексная Телеграфная связь между двумя телеграфными станциями (или абонентами) позволяет передавать сообщения в обе стороны поочерёдно. При этом для передачи и приёма используется один и тот же телеграфный аппарат. При дуплексной связи информация может направляться в обе стороны одновременно, для чего на каждой станции устанавливают два аппарата — для передачи и приёма — или один аппарат с электрически разделёнными цепями приёма и передачи. Техника телеграфной связи. Любой буквенно-цифровой текст является дискретным: независимо от содержания его можно выразить конечным, сравнительно небольшим набором символов — букв, цифр, знаков препинания. Поэтому составные элементы систем Телеграфная связь, в частности телеграфные аппараты, рассчитывают на передачу определённого, заранее заданного количества отличающихся друг от друга сочетаний элементарных сигналов. Каждому такому сочетанию, называемому кодовой комбинацией, однозначно соответствует какая-либо буква или цифра (см. Код телеграфный). В Телеграфная связь применяются двоичные сигналы, то есть сигналы, которые могут принимать одно из двух возможных значений. Это даёт максимальную защищенность сигналов от действия помех в линии или канале, а также обеспечивает простоту реализации устройств Телеграфная связь. Передача кодовых комбинаций может осуществляться двоичными сигналами различных видов. На рис. 1 показана форма наиболее употребительных двоичных сигналов. Сигналы постоянного тока (одно- и двухполюсные) применяют при передаче сообщений на сравнительно короткие расстояния (как правило, не превышающие 300—400 км) по кабельным и воздушным линиям (физическим цепям). На магистральных линиях передачу ведут двоичными сигналами переменного тока, обычно модулированными по частоте, а в качестве линий используют преимущественно телефонные каналы. Это позволяет получать в одном телефонном канале до 44 независимых каналов Телеграфная связь (см.Многоканальная связь). Для этого применяется аппаратура тонального телеграфирования. В 70-х гг. 20 в. основной принцип Телеграфная связь — принцип коммутации каналов. Для передачи телеграммы между двумя телеграфными станциями устанавливается временное прямое соединение, и телеграфные сигналы передаются непосредственно из пункта подачи телеграммы в пункт назначения. После окончания передачи по сигналу отбоя соединение разрывается, а входящие в него каналы используются для др. соединений. Оконечные абонентские установки, кроме телеграфных аппаратов, оборудуются устройствами вызова и отбоя, имеющими номеронабиратели телефонного типа. Коммутационное оборудование, осуществляющее соединение абонентов, обычно располагается на телеграфном узле, находящемся в областном или краевом центре. Здесь же устанавливается аппаратура тонального телеграфирования. Оконечные станции с телеграфными аппаратами, коммутационное оборудование и каналы Телеграфная связь, служащие для передачи информации, образуют телеграфную сеть. Структурная схема организации Телеграфная связь в сети, построенной по принципу коммутации каналов, со всеми входящими в неё элементами приведена на рис. 2. На схеме показано соединение двух оконечных станций через узловые станции А и Б. В зависимости от расположения оконечных станций количество узловых станций, участвующих в установлении соединения, составляет от 1 до 6. В ряде случаев в телеграфной сети может не быть устройств коммутации, то есть в ней используются постоянно закрепленные каналы, соединяющие два предприятия связи. В частности, преимущественно по закрепленным каналам осуществляется передача информации прирадиотелеграфной связи и факсимильной связи. Коммутируемые сети современных Телеграфная связь экономичнее, чем сети с закрепленными каналами; они обеспечивают большую гибкость и возможность соединения любых абонентов. Поэтому автоматизированные коммутируемые сети Телеграфная связь наиболее распространены и являются одной из составных частей создаваемой в СССР Единой автоматизированной системы связи (ЕАСС). Развитие техники Телеграфная связь идёт по линии дальнейшей автоматизации процессов передачи, приёма и обработки информации, совершенствования телеграфных аппаратов, каналообразующей и коммутационной аппаратуры. Весьма перспективно применение ЭВМ для обработки телеграмм в телеграфных узлах связи. Разработаны и выпущены первые образцы электронномеханических телеграфных аппаратов, имеющих более высокие эксплуатационные показатели, чем электромеханические. В каналообразующей аппаратуре тонального телеграфирования применяются методы передачи и модуляции, позволяющие получать большее количество помехоустойчивых телеграфных каналов. Технико-эксплуатационные показатели телеграфной связи. Все количественные показатели Телеграфная связь как отрасли народного хозяйства в той или иной степени базируются на информационной ценности обрабатываемых телеграмм. Эти показатели подразделяются на технические и эксплуатационные. К числу технических показателей относятся: скорость телеграфирования, верность передачи, коэффициентотказов. Скорость телеграфирования (скорость передачи) измеряется количеством элементарных сигналов передаваемых в сек.
Количество знаков, передаваемых в мин, вычисляется по формуле:  , где V — скорость передачи в бод; n — количество элементарных сигналов, приходящихся на 1 знак. Количество слов, передаваемых в ч, определяется по формуле:QT  где m — средняя длина слова (равная 5 знакам). Величина QT — теоретическая, расчётная. Величины V, W и QT для случая передачи телеграфным кодом № 2 приведены в табл. Там же указана эксплуатационная норма QЭ, отличающаяся от теоретической QT на величину потерь времени оператора на выполнение второстепенных функций при передаче и приёме телеграмм, а также учитывающая его квалификацию. Верность передачи представляет собой отношение количества знаков, принятых (за сеанс измерений верности) с ошибками, к общему количеству переданных знаков. Эта величина называется также коэффициентом ошибок. На коэффициент ошибок Международным консультативным комитетом по телефонии и телеграфии (МККТТ) рекомендуется норма 3×10-5 (в среднем не более трёх ошибок на 100 000 переданных знаков). В СССР в связи с большими расстояниями действует др. норма — 10-4(не более одной ошибки на 10 000 переданных знаков) при длине телеграфной линии 2500 км. Коэффициент отказов показывает, как часто оператор, устанавливающий в коммутируемой сети соединение для передачи телеграммы, получает сигнал «занято». Этот сигнал появляется при занятости вызываемой оконечной станции или коммутационных приборов на промежуточных телеграфных узлах. Коэффициент отказов нормируется для периода (часа) наибольшей нагрузки и выражается как процентное отношение количества отказов в соединении к общему количеству вызовов. Норма на коэффициенте отказов 17% для связи через 6 промежуточных узлов. К группе эксплуатационных показателей Телеграфная связь относят объём продукции, качество передачи, время прохождения телеграмм и производительность труда работников телеграфии. Объём продукции измеряется количеством телеграмм, поступающих на предприятие связи для передачи и доставки, количеством переговоров по сети абонентского телеграфа, числом телеграфных каналов, сдаваемых в аренду для организации ведомственных сетей (см. также Обмен телеграфный). Качество передачи характеризуется точностью соответствия текста телеграммы, доставленной адресату, тексту подлинника, сданного отправителем. Время прохождения телеграмм регламентируется на всём пути от отправителя до получателя либо только на отдельных звеньях телеграфной сети. При этом учитываются телеграммы, задержанные при обработке сверх положенного контрольного срока. Производительность труда определяется как количество телеграмм, приходящихся в среднем на одного работника Телеграфная связь в месяц или год. Эта величина может выражаться также в денежных единицах стоимости передачи телеграмм. В СССР основные нормативы, касающиеся организации и проектирования, а также эксплуатации устройств и аппаратуры Телеграфная связь, приводятся в Телеграфных правилах, введённых в действие министерством связи в 1969. Правила определяют порядок приёма, обработки, оформления и доставки телеграмм, очерёдность передачи, обязанности персонала, виды услуг и т. д. Особый раздел правил посвящен техническим показателям и нормам Телеграфная связь, обязательным к выполнению на всей территории страны. Международно-правовой режим Телеграфная связь регулируется документами Международного союза электросвязи и соглашениями между администрациями связи отдельных стран. Имеются также Рекомендации МККТТ, в которых устанавливаются нормы и правила построения устройств и аппаратуры Телеграфная связь (вид кода, скорость телеграфирования, служебные сигналы и т. п.). Рекомендации направлены главным образом на обеспечение совместной работы отдельных сетей и средств Телеграфная связь при обмене международными телеграммами. Состояние телеграфной связи за рубежом. Структура Телеграфная связь в развитых капиталистических государствах в основном такая же, как и в СССР. В ряде стран (Швейцария, ФРГ, США) создаются полностью автоматизированные телеграфные сети, в которых используются элементы и устройства вычислительной техники. Отличительная особенность Телеграфная связь этих стран — большое количество международных телеграмм, для передачи которых используется международная коммутируемая телеграфная сеть Телекс. В странах СЭВ действует международная телеграфная сеть Гентекс, телеграфные узлы которой расположены в столицах этих стран. Короткие волны (также декаметровые волны) — диапазон радиоволн с частотой от 3 МГц (длина волны 100 м) до 30 МГц (длина волны 10 м). Вопросы для самопроверки:
Список литературы 1. Живлюк К.С. Принципы модернизации телеграфных связей // Вестн. связи. – 2005. – № 2. 2. Концепция развития документальной электросвязи. – М.: Министерство связи Российской Федерации, 2005 3. Альтергот А.В., Панфилов Д.И., Шаронин С.Г. Факсимильная связь на базе компьютерной телефонии // Сети. – 2005. – № 1. – С. 58–64. Передача дискретных сообщений: / В.П. Шувалов, Н.В. Захарченко, В.О. Шварцман и др.; Под ред. В.П. Шувалова. Учебник для вузов. – М.: Радио и связь, 2005. – 464 с. |
||||||||||||||
Похожие:
 |
Учебно-методический комплекс дисциплины обсужден на заседании кафедры... Учебно-методический комплекс дисциплины составлен на основании требований государственного образовательного стандарта высшего профессионального... |
|
Учебно-методический комплекс дисциплины обсужден на заседании кафедры... Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального... |
 |
Учебно-методический комплекс дисциплины обсужден на заседании кафедры... Защита информационных процессов в компьютерных системах 090104. 65 – Комплексная защита объектов информатизации Форма подготовки... |
|
Учебно-методический комплекс дисциплины Туризм, утвержденного приказом Министерства образования и науки РФ от 20. 01. 2006 г. №739гум/бак. Учебно-методический комплекс обсужден... |
|
Учебно-методический комплекс дисциплины «Формальности проживания в гостинице» Туризм, утвержденного приказом Министерства образования и науки РФ от 20. 01. 2006 г. №739гум/бак. Учебно-методический комплекс обсужден... |
|
Учебно-методический комплекс дисциплины обсужден на заседании кафедры... Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального... |
|
Учебно-методический комплекс дисциплины обсужден на заседании кафедры... Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального... |
|
Учебно-методический комплекс дисциплины обсужден на заседании кафедры «Финансы и кредит» Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального... |
|
Учебно-методический комплекс дисциплины организация работы гостиниц 100200. 62 «Туризм» Туризм, утвержденного приказом Министерства образования и науки РФ от 20. 01. 2006 г. №739гум/бак. Учебно-методический комплекс обсужден... |
|
Учебно-методический комплекс дисциплины обсужден на заседании кафедры компьютерных систем «03» Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего... |
|
Учебно-методический комплекс дисциплины обсужден на заседании кафедры... Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего... |
|
Учебно-методический комплекс дисциплины обсужден на заседании кафедры... Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного стандарта высшего профессионального образования... |
|
Проект) (КР,КП), Расчётно-графическая работа (ргр) Домашнее задание... Учебно-методический комплекс дисциплины обсуждён и утверждён на заседании кафедры «Гидротехнические сооружения» |
|
Учебно-методический комплекс составлен на основании требований государственного... Учебно-методический комплекс дисциплины обсуждена на заседании кафедры Информационные системы управления «29» июня 2011 г |
|
Учебно-методический комплекс дисциплины материаловедение направление... Учебная программа обсуждена на заседании кафедры технологии и предпринимательства |
|
Учебно-методический комплекс Наименование дисциплины Аритмология... Переутверждено на заседании кафедры госпитальной хирургии с курсом детской хирургии |