Связист. 2._Конспект_лекции._СПИ._Введение._Мультиплексирование. 6. Тема 1 Введение. Мультиплексирование Содержание
 Скачать 459.25 Kb.
|
|
Тема № 1 Введение. Мультиплексирование Содержание Введение. 1.1 Транспортный уровень. 1.2 Частотное разделение каналов. 1.3 Временное разделение каналов. 1.4 Кодовое разделение каналов. 1.5 Распределительный уровень Введение Область электрической связи испытывает преобразования, связанные с глобализацией информационных процессов в мировом сообществе. Этому способствует развитие новых технологий: - слияние компьютерных и телекоммуникационных систем; - внедрение волоконно-оптической техники; - развитие цифровых методов и устройств передачи, хранения и обработки информации. Любая телекоммуникационная система может быть разделена на системы: - передачи (транспортный уровень); - распределения (распределительный уровень). Причем системы передачи являются универсальной средой как для сетей электросвязи (телефония, телевидение), так и для сетей передачи данных. Рассмотрим структуру телекоммуникационной сети на примере сети ШПД (широкополосного доступа). Обычно многоуровневая модель сети рассматривается как трехуровневая: транспортный, распределительный и доступа (рисунок 1).  Рисунок 1 – Многоуровневая модель сети передачи данных Транспортный уровень представлен тандемным (парным) соединением сетей WDM – Wave Division Multiplexing – спектральное уплотнение каналов. Распределительный уровень представлен кольцом сети NG SDH – сети SDH следующего поколения. SDH – Synchronous Digital Hierarchy – Синхронная Цифровая Иерархия (СЦИ). Уровень доступа – сети доступа (СД): абонентские линии (АЛ) доступа к АТС или к точке присутствия сетевого оператора (ТПСО), т.е. участок сети от оконечных устройств (ОУ) до АТС или ТПСО. Сотовая связь сформировала сети радиодоступа для связи с узлом ТфОП/ PSTN (телефонной сети общего пользования/public switched telephone network – с помощью BS – базовой станции. Использование пассивных оптических сетей/passive optical network (PON/ПОС) и оптического волокна (ОВ) привело к созданию оптических сетей доступа, подключаемых к узлам ТфОП с помощью оконечных устройств оптической линии связи (ONT/ONU). Предлагается курс лекций, состоящий из четырех частей. В первой части будут представлены: - основные принципы построения телекоммуникационных систем (ТС); - классификация ТС; - модель взаимодействия открытых систем и ее применение в ТС. Вторая часть будет посвящена сигналам и каналам электрической связи: - определениям и значениям энергетических, временных и спектральных характеристик телекоммуникационных сигналов; - каналу тональной частоты; - первичному цифровому каналу; - двухсторонним и односторонним линиям передачи. В третьей части будут рассмотрены: - аналоговые системы передачи на базе частотного разделения каналов (ЧРК); - способы формирования первичных групп и групп более высоких порядков; Четвертая часть будет посвящена цифровым системам передачи: - описанию процедуры формирования группового цифрового сигнала; - характеристикам и способам описания шумов в цифровых системах; - плезиохронной и синхронной цифровым иерархии. 1.1 Транспортный уровень Определения, используемые в курсе: Информация – совокупность сведений, данных, знаний о каких-либо процессах, явлениях, объектах и т.п., способных храниться, передаваться и преобразовываться. На рисунке 2 проведена структурная схема системы передачи информации. Носителем информации является сообщение, которое, в свою очередь, преобразуется в первичный электрический сигнал  , а  – модулированный сигнал, удобный для передачи по линии связи,  – сигналы помехи и шума.Линия передачи – физическая среда распространения электромагнитных волн, несущих сообщение. Физическая среда распространения: разные виды кабелей, витая пара и оптоволокно, беспроводные и спутниковые беспроводные системы передачи информации (сообщения). Канал передачи – начинается и оканчивается у абонентов, но не включает в себя оконечные терминальные устройства. Система передачи – канал передачи вместе с оконечными устройствами. Представленный канал передачи является двухточечным и односторонним – передача сообщений осуществляется в одну сторону.  Рисунок 2 – Структурная обощенная схема сети системы передачи информации Современные условия требуют использования двухсторонней одновременной связи, допускающий передачу как в одну, так и в другую сторону. Это требует организации двух встречных каналов, работающих одновременно. Такой спаренный канал называется дуплексным. Компромиссный вариант – полудуплексный режим: для достижения двухсторонней передачи используется один канал, где прием и передача осуществляются попеременно (последовательно). Более эффективно использование на практике многоканальных систем передачи (МСП). С их помощью мы можем передавать несколько сообщений одновременно по одному каналу (рисунок 3).  Рисунок 3 – Структурная схема многоканальной системы передачи информации Многоканальная система передачи (МСП):  – абонент; – преобразующие устройства (модуляторы); УОК – устройство объединения каналов; УРК – устройство разделения каналов;  – преобразующие устройства (демодуляторы).В МСП первичные сигналы, поступающие от абонента, преобразуются модуляторами ( ).Полученные сигналы называются канальными сигналами. УОК объединяет канальные сигналы в так называемый групповой сигнал. В настоящее время в телекоммуникационных системах используют: - частотное разделение каналов (ЧРК); - временное разделение каналов (ВРК); - кодовое разделение каналов (КРК). 1.2 Частотное разделение каналов При частотном разделении каналов (ЧРК) каждому каналу соответствует своя полоса частот  . Обычно все полосы частот равны (рисунок 4). Рисунок 4 – Частотное разделение каналов Все канальные сигналы в группе генерируются одновременно. Роль преобразующих устройств (рисунок 3) в системе с ЧРК играют преобразователи частоты (смесители), а в качестве устройств УОК применяется сумматор и передатчик (усилитель мощности).Сумматор – устройство, преобразующее информационные аналоговые или цифровые сигналы в сигнал, эквивалентный сумме этих сигналов – устройство, производящее операцию сложения. В качестве устройства УРК используется система полосовых фильтров, настроенных на частоту .Полосовой фильтр – фильтр, который пропускает частоты, находящиеся в полосе частот .Выделенные канальные сигналы преобразуются в первичные детекторами – преобразователи электрических сигналов для выделения заложенной в них информации для последующей передачи. 1.3 Временное разделение каналов При временном разделении каналов (ВРК) первичные сигналы делятся дискретные выборки (дискретизируются) с шагом дискретизации  (рисунок 5).Моменты дискретизации соседних первичных сигналов сдвинуты на время  .При этом за время можно передать  дискретных сигналов.Все сигналы группы передаются в одной полосе частот но в разные моменты времени. Устройствами объединения (УОК) и разделения (УРК) каналов (рисунок 3) в этом случае будут соответственно мультиплексор и демультиплексор. Мультиплексор – комбинированное цифровое устройство, обеспечивающее поочередную передачу на один выход нескольких входных сигналов. Схематически мультиплексор – это коммутатора, обеспечивающего подключение одного из нескольких входов (информационных) к одному выходу устройства. Мультиплексор – это устройство выборки одного из нескольких входов и подключает его к своему выходу или устройство для переключения сигнала с одного информационного входа на один из информационных выходов. Демультиплексор по функции противоположен мультиплексору. Другими словами, мультиплексор – переключатель сигналов.  Рисунок 5 – Временное разделение каналов 1.4 Кодовое разделение каналов При кодовом разделении каналов (КРК) первичные сигналы преобразуются в цифровой код и символы кода передаются одновременно и в одной полосе частот. Для передачи информации ее представляют в форме сообщения – текста из некоторого набора символов (букв) – первичный алфавит. Первичный алфавит – содержит большое число символов, например, в русском языке первичный алфавит составляет 33 символа (буквы). При передаче сообщения на него воздействуют помехи, что приводит к изменению символов сообщения (букв), а поскольку количество символов сравнительно большое и вероятность появления помех одинакова, то восстановить исходное сравнительно большое сообщение довольно сложно. Поэтому осуществляют переход от первичного алфавита с большим количеством символов к вторичному алфавиту с малым числом символов. Так как количество символов вторичного алфавита меньше, то и восстановить исходное сообщение становится легче. Таким образом, вторичный алфавит это набор символов, с помощью которого осуществляется отображение символов первичного алфавита (рисунок 6). Процесс перехода от первичного алфавита к его вторичному отображению – кодирование. Различение первичных сигналов осуществляется внутренним кодированием каждого символа с помощью специального кодера. На приемном конце каждому каналу соответствует свой коррелятор или согласованный фильтр (декодер).  Рисунок 6 – Представление сообщения в виде символов вторичного алфавита 1.5 Распределительный уровень Информацию нужно не только передавать, используя системы передачи, но и распределять. Система, распределяющая информацию, называется сетью связи или системой передачи информации. Все сети (каналы) подразделяются на коммутируемые и некоммутируемые. Коммутируемый канал (switched channel circuit) – канал, организуемый путем установления соединения между оконечными пунктами на время передачи одного или нескольких сообщений. Некоммутируемый канал – телеграфный канал, предназначенный для постоянного соединения между собой оконечных пунктов телеграфной сети. Коммутируемые каналы связи целесообразно применять при передаче малых объемов информации в короткий промежуток времени. Некоммутируемые каналы связи – при передаче больших объемов информации в течение длительного времени либо в случае недопустимости задержек сообщений. Достоинство и недостатки этих сетей: Коммутируемые сети: - гибкость; - небольшая стоимость при малом объеме трафика; - большое время ответа; возможность блокировки (сигналы «занято»); низкое качество; - большая стоимость при значительном объеме трафика. Некоммутируемые сети: - поддержка большего объема трафика; - может обеспечить более высокое качество связи; - отсутствие блокировки (сигналов «занято»); - большая стоимость при неработоспособности линии; - отсутствие гибкости при неработоспособности линии. Некоммутируемые сети непригодны для большого числа пользователей по следующим недостаткам (рисунок 7): - связь во всей сети с общей шиной нарушается с обрывом «шинного» кабеля в любом месте; - при соединении «звезда» слабым местом является центр коммутации; - соединение «кольцо» трудно осуществить для большого числа узлов из-за трудностей с прокладкой кабеля; - полносвязная сеть достаточно дорога, т.к. требует много межсоединений. Выход: использование системы с временными соединениями (на время связи) через узлы коммутации.  Рисунок 7 – Топология некоммутируемых сетей (каналов) Узлы коммутации связаны соединительными линиями с высокой пропускной способностью (рисунок 8).  Рисунок 8 – Коммутируемые сети (каналы) По запросу абонента некоторого узла коммутации (УК) методом переключения создают первичные каналы передачи между любыми абонентами каждого из узлов через соединительные линии. Отличие такого соединения от группового тракта: в пределах группы передаваемых по соединительным линиям сообщений первичные каналы постоянно меняются. |