|
|
Учебное пособие по дисциплине. Учебное пособие в оронеж 2006 Воронежский государственный технический университет Е. И. Воробьева
3 ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ.
3.1 Системы телефонной связи.
3.1.1 Телефонный аппарат
Основными блоками ТА являются телефон и микрофон, которые называют электроакустическими преобразователями.
По принципу действия эти преобразователи делятся на: электромагнитные, электродинамические, электростатические (конденсаторные), электетные, пьезоэлектрические, угольные, транзисторные.
Электромагнитные, электродинамические, электростатические, пьезоэлектрические – обратимые преобразователи (речь-сигнал, сигнал-речь). Конденсаторные, электетные, угольные, транзисторные – требуют источник питания и называются активными.
По назначению:
Передающие: микрофон, ларингофон;
Приемные: телефон, громкоговоритель.
Телефон – преобразователь электрических колебаний в звуковые. Рассмотрим схему и принцип действия электромагнитного телефона с простой магнитной системой, показанной на рисунке 3.1
Рис.3.1 Устройство электромагнитного телефона с простой магнитной системой
где 1 – мембрана;
2 – полюсные надставки;
3 – постоянный магнит;
4 – обмотка;
Ф= – магнитный поток, создаваемый постоянным магнитом;
Ф
- амплитуда переменного магнитного потока в обмотке.
В исходном состоянии мембрана удерживается постоянным магнитом и крышкой телефонной трубки. В зависимости от направления тока в обмотке переменный магнитный поток либо увеличивает либо уменьшает силу притяжения мембраны. Изменяющаяся сила притяжения вызывает колебания мембраны с амплитудой АМ, что в свою очередь сопровождается излучением звуковых волн.
Сила притяжения мембраны для синусоидального тока, протекающего в обмотке телефона равна
 ,
т.к.  .
Здесь  – коэффициент пропорциональности; S – площадь сечения магнитного потока между концом полюсной надставки и мембраной.
Отсюда видно, что сила F – это сумма трех сил:  воздействует на мембрану с угловой частотой , совпадающей частотой тока в обмотке;  приводит к нелинейным искажениям, т.к. сообщает мембране колебания с удвоенной частотой 2;  постоянная сила прогиба мембраны в сторону постоянных магнитов. Если Ф==0, то  , т.е. телефон без постоянного магнита возбуждает колебание с удвоенной частотой, и не обеспечивает требуемого качества преобразования электрического сигнала в речевой.
Микрофон – угольный (активный, необратимый преобразователь). Принцип его действия основан на свойстве угольного порошка изменять свое сопротивление электрическому току в зависимости от величины давления на этот порошок, вызывающего его уплотнение и разрыхление. Структура такого микрофона показана на рисунке 2.5.
Рис.3.2 Структура угольного микрофона
При отсутствии звуковых колебаний в микрофоне протекает под воздействием источника питания U постоянный ток I0. При разговоре образуется звуковое поле с переменным давлением, воздействующим на мембрану. При увеличении давления порошок угольный сжимается и его сопротивление уменьшается, а ток в цепи микрофона возрастает. При уменьшении давления происходит обратная картина. В результате в первичной обмотке трансформатора (Тр) будет протекать постоянный по направлению, но переменный по величине ток. Этот ток наводит переменную электродвижущую силу во вторичной обмотке трансформатора и приводит к появлению переменного тока в нагрузочном сопротивлении z. Таким образом, звуковые колебания преобразуются в микрофоне в переменный электрический ток.
Телефонные аппараты делятся:
По назначению: общего (обычные бытовые телефоны, таксофоны) и специального (корабельные, шахтные, военно-полевые) назначения.
По способу питания микрофона: аппараты с местной батареей и аппараты системы центральной батареи (батарея на АТС).
По способу обслуживания вызовов: аппараты ручных и автоматических телефонных станций.
По способу включения разговорных приборов: постоянная схема включения микрофона и телефона и переменная схема включения, когда микрофон включен только при передаче, а телефон только при приеме.
В ТА кроме рассмотренных телефона и микрофона (расположенных в телефонной трубке), включены звонок (преобразует сигнал вызова частотой 25 Гц в звуковые колебания) и номеронабиратель дисковый или кнопочный. Номеронабиратель формирует сигналы адресной информации о вызываемой абонентской линии и различных службах телефонной сети, которые передаются на телефонную станцию при установлении соединений. Исторически первыми телефонными станциями были станции с ручной коммутацией. В процесс установления соединений при ручной коммутации часть функций, выполняемых телефонисткой, были чисто механическими (вставка и вынимание штепселей и др.), а часть функций требовало мышления (прием информации о номере абонента, отыскание требуемого гнезда в поле коммутатора и др.). В настоящее время используются автоматические телефонные станции – АТС. Идея автоматической коммутации заключается в том, что функции телефонистки, требующие мышления выполняются абонентом, а механические функции телефонистки – коммутационными приборами АТС.
3.1.2 Структура АТС, сигнализация, установление соединений (коммутация)
Прежде чем рассматривать в общем виде структуру и принципы функционирования современной АТС, проанализируем лежащие в ее основе устройства и процессы.
Для осуществления коммутации линий связи и управления процессами установления соединений на АТС используются коммутационные приборы (КП). Используемые в настоящее время коммутационные приборы по структурным параметрам можно разделить на 4 типа:
Приборы типа (11) – один вход, один выход, как показано на рисунке 3.3
Рис.3.3 Коммутационный прибор типа (11)
Такой прибор имеет два состояния: соединение установлено, соединение отсутствует. Переход в одно из этих состояний происходит под воздействие управляющего сигнала R.
Приборы типа (1m) – один вход, m выходов, как показано на рисунке 3.4.
Рис.3.4 Коммутационный прибор типа (1m)
В приборе можно установить соединение входа с любым из m выходов. Одновременно в приборе устанавливается только одно соединение.
Приборы типа n(1m), как показано на рисунке 2.8.
Рис.3.5 Коммутационный прибор типа n(1m)
Прибор состоит из n приборов типа (1m). Прибор имеет nm выходов и n входов. Одновременно в приборе может быть установлено n соединений.
Приборы типа nm, как показано на рисунке 3.6
Рис.3.6 Коммутационный прибор типа (nm)
В приборе n входов, m – выходов. В приборе одновременно можно установить n (если nm) или m(n>m) соединений.
С помощью таких КП строятся коммутационные поля АТС. КП могут быть электромеханические и электронные. Способы объединения КП в коммутационные поля большой размерности и процедуры управления такими полями рассматриваются в специальной литературе по автоматической коммутации. Отметим лишь основные способы установления соединений используемые в автоматических системах коммутации.
Прямой способ – установление соединения в КП происходит одновременно с выбором требуемого выхода. Этот способ приводит к непроизводительному занятию приборов, когда нельзя установить соединение, если все линии заняты. Поэтому предложен обходной способ – установление соединения отделено от процесса выбора требуемого выхода. Выбор требуемого выхода и соединительного пути осуществляется устройством управления, а прибор лишь реализует функцию соединения.
Для обеспечения связи между абонентами АТС используется специальная система телефонной сигнализации. Эта система включает сигналы трех типов: линейные, управления, информационные (акустические).
Линейные сигналы отмечают основные этапы соединения и передаются по линиям связи в прямом и обратном направлениях с момента времени установления соединения до момента полного освобождения линии. Это могут быть сигналы занятия, отбоя, разъединения. К сигналам управления относятся сигналы, передаваемые между абонентскими аппаратами и управляющими устройствами АТС. Это сигналы набора номера (адресная информация), сигналы о категории вызова, о виде устанавливаемых соединений, запроса аппаратуры определения номера при междугородной связи и т.д.
Информационные: передаются от АТС в ТА: "ответ станции", "занято", "посылка вызова", "контроль посылки вызова". Эти сигналы служат информацией для абонентов о состоянии устанавливаемого соединения.
Чтобы пояснить назначение описанных сигналов рассмотрим процедуру установления соединения между двумя абонентами.
При снятии телефонной трубки в АТС поступает сигнал вызова, а из АТС в обратном направлении посылается сигнал "ответ станции", подтверждающий готовность принятия номера вызываемого абонента. При наборе номера адресная информация поступает в АТС. На основе этой информации в коммутационном поле АТС автоматически стоится линия связи между двумя абонентами. После установления связи с линией вызываемого абонента, происходит контроль ее состояния. Если она занята, то в ТА вызывающего абонента поступает из АТС сигнал "занято". После получения этого сигнала вызывающий абонент кладет трубку на рычаг, что является сигналом отбоя для АТС. Если линия свободна, то устанавливается соединительный тракт между телефонами двух абонентов. После этого в линию вызываемого абонента из АТС поступает сигнал "посылка вызова", а в линию вызывающего абонента – сигнал "контроль посылки вызова". Сигналом ответа вызываемого абонента является снятие им телефонной трубки. После снятия трубки сигналы "посылка вызова" и "контроль посылки вызова" в АТС прекращаются и тракт переходит в разговорный режим. После окончания разговора абоненты кладут трубки, что обеспечивает размыкание тракта (в АТС поступают сигналы отбоя). Абоненты могут положить трубки не одновременно. Тогда абоненту, который не положил трубку из АТС подается сигнал "занято", до тех пор пока он не положит трубку.
С учетом сказанного структуру АТС в общем виде можно представить как показано на рисунке 3.7
Рис.3.7 Структура АТС
Каждая абонентская линия (АЛ) снабжается своим абонентским комплектом (АК), через который она включается в коммутационное поле (КП) АТС. Коммутационное поле совместно с устройством управления (УУ) реализует все описанные выше процедуры установления соединений между абонентами АТС.
3.1.3 Сигнализация
Сигнализацию на телефонной сети обычно рассматривают как средство обмена информацией, связанной с управлением сетью, между различными оконечными устройствами, коммутационными узлами и абонентами сети. Можно указать на две основные задачи системы сигнализации: формирование специально закодированных электрических колебаний (сигналов) и их интерпретация. Наиболее распространенными управляющими сигналами являются сигнал ответа станции, сигнал контроля посылки вызова и сигнал «занято». Перечень сигналов и их толкование вполне однозначно установлены и никогда не могут изменяться. Процедуры же сигнализации, которые используются внутри сети, не стеснены рамками соглашения с пользователями и их часто изменяют, подстраиваясь под определенные xapaктеристики систем передачи и коммутации. Поэтому в результате оказалось, что на сети связи общего пользования для передачи управляющей информации между коммутационными станциями применяют большое число различных систем сигнализации, старых и новых.
Функции сигнализации.
Функции сигнализации в широком смысле можно классифицировать по принадлежности к одному из двух типов: контроля или переноса информации. Сигналы контроля сообщают о состоянии элементов сети или об управлении ими. Наиболее очевидными примерами являются требование на обслуживание (вызов), готовность принять адрес (сигнал ответа станции), оповещение о вызове (посылка вызова), завершение разговора (отбой), требование на обслуживание оператором (кратковременные нажатия на рычаг телефонного аппарата), сигнал оповещения вызывающего абонента о посылке вызова вызываемому (контроль посылки вызова) и зуммерные сигналы занятости, относящиеся к сети или к вызываемому абоненту. Сигналы переноса информации включают: адрес вызываемого абонента, адрес вызывающего абонента, стоимость междугородных переговоров. Кроме выполнения функции сигнализации, относящихся к обслуживанию вызова, коммутационные узлы обмениваются информацией между собой и с центрами управления сетью для обеспечения некоторых функций, относящихся к эксплуатации сети. Сигналы, относящиеся к сети, могут переносить информацию такого вида, как эксплуатационные тестовые сигналы, сигналы о занятости всех соединительных линий, сигналы о повреждениях оборудования; кроме того, они могут содержать информацию, относящуюся к маршрутизации или управлению потоками.
Внутриканальная сигнализация. При передаче сигналов применяется один из двух основных методов: внутриканальная сигнализация и сигнализация по общему каналу. При внутриканальной сигнализации (иногда называемой «сигнализацией по речевому каналу») для передачи сигналов управления используются те же устройства или тот же канал, что и для передачи речи. При сигнализации по общему каналу, как будет подробно обсуждено в следующем пункте, для реализации функций сигнализации из группы речевых каналов специально выделяется один канал. В прошлом большая часть систем сигнализации телефонной сети относилась к системам внутриканальной сигнализации. Однако за последнее время проявляется стремление к переходу на сигнализацию по общему каналу.
Системы внутриканальной сигнализации можно разделить на системы, использующие методы внутриполосной или внеполосной передачи сигналов. В первом случае сигнальная информация передается в той же самой полосе частот, в которой размещается речевой сигнал. Основное преимущество этих систем состоит в том, что может быть использована любая среда передачи. Основной недостаток связан с необходимостью исключения взаимного влияния речевых сигналов и сигналов, относящихся к сигнализации. Наиболее широко распространенным примером системы внутриполосной сигнализации является система одночастотной сигнализации (SF), где в качестве сигнала отбоя на межстанционных соединительных линиях используется сигнал частотой 2600 Гц. Хотя в основном речевом сигнале частота 2600 Гц встречается редко, тем не менее, возможно возникновение непредвиденных разъединений, как результат «ложных» сигналов, создаваемых самими абонентами.
Другим распространенным примером системы внутриполосной сигнализации является передача адреса частотным способом кодом «два из многих», посылаемым с телефонных аппаратов с тастатурой, или многочастотная сигнализация между коммутационными станциями. Рассмотренные способы сигнализации предполагают обмен сигналами управления в период, когда речь не передается, поэтому вероятность неправильного истолкования сигналов управления (сигнализации) и сигналов речи чрезвычайно мала.
Способ внутриканальной сигнализации с внеполосной передачей сигналов управления предполагает применение таких устройств, которые для передачи сигналов управления используют речевой канал, но в этом случае передача осуществляется по другой части полосы частот. По сути дела, внеполосная сигнализация представляет собой разновидность частотного разделения отдельного речевого канала. Наиболее общим примером внеполосной сигнализации является сигнализация постоянным током, которая используется на большинстве абонентских линий. При данном способе сигнализации станция распознает поступление требования на обслуживание по наличию постоянного тока в линии. Другими примерами способов, также широко используемых на телефонных сетях, являются формирование импульсов набора номера с помощью дискового номеронабирателя со скоростью 10 импульсов в секунду, посылка вызова сигналами переменного тока частотой 20 Гц, передаваемыми в аппарат абонента с центральной станции. Частоты этих сигналов ниже частот спектра речевого сигнала. Таким образом, исключается возможность их взаимного отрицательного влияния. Основной недостаток внеполосной сигнализации — ее зависимость от системы передачи. Например, системы передачи с ОБП отфильтровывают самые низкие частоты речевого канала. Таким образом, сигнал вызова (отбоя) нужно предварительно преобразовать в форму, аналогичную много частотному сигналу, передачу которого можно организовать в системе с ЧРК. Внеполосная сигнализация реализуется также с помощью сигналов, частота которых лежит выше частоты среза фильтра разделения речевых каналов, но ниже граничной частоты полосы канала, равной 4 кГц. МККТТ рекомендует использовать для этих целей частоту 3825 Гц.
Межстанционная сигнализация по общему каналу. Сигнализация по общему каналу предполагает использование отдельного канала управления для выполнения всех функций сигнализации, связанных с обслуживанием некоторой группы каналов. Впервые сигнализация по общему каналу была введена фирмой Bell System в 1976 г. Совокупность устройств для реализации сигнализации по общему каналу передачи получила название системы межстанционной сигнализации по общему каналу (ОКС). Согласно рабочим планам фирмы Bell System в дальнейшем предполагается во все большей степени оснащать телефонные сети оборудованием ОКС в сочетании с внедрением коммутационных станций с управлением по записанной программе. Со временем 15000 станций в Соединенных Штатах будут связаны между собой сетью сигнализации по общему каналу; МККТТ также принял рекомендации относительно сигнализации по общему каналу, которые определяют основные положения системы сигнализации № 6.
Ниже перечисляются преимущества сигнализации по общему каналу.
1. Для каждого конкретного пучка линий требуется лишь одна группа устройств сигнализации вместо отдельных устройств сигнализации для каждого отдельного канала.
2. Наличие специально выделенного канала управления дает возможность организовать непосредственный обмен информацией (такой, например, как набор номера) между управляющими устройствами (ЭВМ) коммутационных станций. В то же время при использовании внутриканальных систем сигнализации необходимо обеспечить коммутацию управляющей информации из группового оборудования исходящей станции в исходящий канал связи, а уже затем на входящей станции обеспечить коммутацию поступающей по речевому каналу управляющей информации в групповое оборудование данной станции.
3. Так как каналы передачи речи и каналы управления разделены, нет опасности взаимных влияний. При использовании ОКС каналы управления будут первоначально организованы на базе выделенных каналов ТЧ, оборудованных модемами.
4. Поскольку канал управления при использовании системы ОКС недоступен абонентам, то исключается возможность мошеннического использования сети.
5. Значительно ускоряется процесс установления соединений, проходящих через несколько коммутационных станций, поскольку продвижение управляющей информации от одной станции к другой опережает установление соединения на узле. При использовании внутриканальной сигнализации передать управляющую информацию можно только после установления соответствующего соединения.
6. Общий канал сигнализации не должен быть связан с определенным пучком соединительных линий. По существу, управляющая информация может направляться на некоторый центральный объект управления, где требования будут обработаны и откуда коммутационные станции получат управляющую информацию относительно требуемых соединений.
На рис. 3.8 показана сеть с ОКС, структура которой не соответствует основной сети передачи сообщений. Одно из преимуществ централизованного управления состоит в возможности обрабатывать требования с учетом состояния трафика на сети.
Рис.3.8 Сеть с сигнализацией по общему каналу
Централизованное управление привлекательно также для организации обслуживания многих коммутационных станций, которые имеют слишком малую емкость, чтобы оправдать установку индивидуальных устройств обработки данных при обслуживании вызова. Переход от системы внутриканальной сигнализации к системе с ОКС на уровне сети аналогичен переходу на более низком уровне от систем коммутации с непосредственным управлением и прямым способом установления соединения (шагового типа) к системам коммутации с общим управлением.
Основные недостатки системы с ОКС сводятся к следующему:
Управляющая информация, относящаяся к уже установленному соединению, такая, например, как сигнал разъединения, должна передаваться от одного узла к другому в режиме передачи с промежуточным накоплением. С другой стороны, сигнал разъединения при внутриканальной сигнализации автоматически распространяется по сети и позволяет всем участвующим в соединении коммутационным узлам приступить к обработке сигнала разъединения и освобождения соответствующих устройств практически одновременно.
При использовании системы с ОКС выход из строя одного узла может привести к тому, что информация о разъединении не поступит на следующие за ним узлы и в результате этого не произойдет освобождение занятого оборудования. Таким образом, при использовании сигнализации по ОКС требуется обеспечить высокую степень надежности как аппаратуры (путем дублирования оборудования), так и контроля ошибок при передаче данных, относящихся к управляющей информации.
Поскольку управляющая информация проходит по пути, отличному от пути передачи речи, то не происходит автоматическая проверка речевого канала, как в том случае, когда речевой канал используется для передачи управляющей информации. Система сигнализации по ОКС обычно содержит специальные средства обеспечения проверки речевого канала после того, как он установлен.
И, наконец, следует отметить, что некоторые функции сигнализации, особенно те, которые связаны с взаимодействием станций с оконечным оборудованием абонентов, принципиально требуют применения метода внутриканальной сигнализации. Например, сигнал ответа станции, сигнал контроля посылки вызова и зуммерный сигнал «занято», которые получает пользователь, должны быть внутриканальными. Кроме того, пользователю иногда нужно иметь возможность доступа к некоторым элементам управления на сети, которые связаны с установленным соединением. Наиболее практичным средством выполнения этого является использование внутриканальных сигналов. Например, требование помощи оператора по уже установленному соединению обычно осуществляется путем кратковременных нажатий на рычаг телефонного аппарата для оповещения оператора. Кроме того, терминалы передачи данных, желающие отключить эхо-заградители при автоматически коммутируемых соединениях, должны послать специальные сигнальные частоты, которые будут распознаны эхо-заградителями, включенными в данный канал.
3.1.4 Устройства сопряжения
Проектирование, реализация и обслуживание любой большой и сложной системы требуют ее разделения на управляемые подсистемы или модули. С каждым модулем связан стык, который определяет требования к различным входам и выходам со стороны внешнего окружения модуля.
Полная спецификация стыка включает перечень механических, электрических и эксплуатационных характеристик входов и выходов модуля. В идеале четко определенный стык позволяет осуществлять подключение к прибору, не интересуясь внутренними процессами, протекающими при его работе. Правильно установленный стык – это главнейшее условие для того, чтобы обеспечить совместимость старого и нового оборудования на сети. Необычайная сложность телефонной сети означает существование большого числа стыков. Из-за разнообразия областей применения и различного окружения иногда возникают ситуации, когда требуется специальное рассмотрение обоих концов в остальном стандартного стыка. Например, слишком длинные абонентские линии не могут быть заведены на стандартные устройства сопряжения (комплекты), потому что они требуют установки специальных усилителей на центральной станции.
Одним из главных источников, обусловливающих сложность и наличие большого числа различных видов устройств сопряжения на сети, можно считать различные процедуры сигнализации, которые используются на сети. Чаще всего именно несовместимость систем сигнализации вызывает необходимость введения промежуточных устройств сопряжения.
Одно из наиболее часто используемых устройств сопряжения осуществляет преобразование тастатурного набора номера в декадные импульсы постоянного тока, воспринимаемые устройствами декадно-шаговых станций. Преобразование тастатурного набора в декадный является достаточно общим требованием, которому должны удовлетворять стандартные модули с тем, чтобы обеспечить согласование стыков.
Устройство сопряжения абонентского шлейфа (абонентский комплект). Самым распространенным видом устройства сопряжения на сети, иным, чем в случае соединений оконечных устройств, является абонентский комплект на центральной станции. Вследствие особенностей обычных оконечных устройств абонентов, с одной стороны, и свойств электромеханических коммутационных приборов, с другой стороны, это устройство сопряжения обладает рядом характеристик, которые оказываются особенно обременительными для электронных приборов коммутации. Основные функциональные требования, предъявляемые к этому устройству сопряжения на существующей аналоговой сети, сводятся к следующему.
Питание.
Подключение источника постоянного тока к шлейфу (обычно напряжением 48 В) для обеспечения возможности сигнализации постоянным током и создания тока подмагничивания угольных микрофонов.
Защита от опасных напряжений.
Защита оборудования и обслуживающего персонала от поражения молнией, мощных наводок на линиях или коротких замыканий.
Посылка вызывных сигналов.
Подача сигнала частотой 20 Гц и амплитудой 86 В для запуска звонка в телефонном аппарате. Этот сигнал обычно подается периодически в течение 2с с интервалом в 4с.
Контроль и наблюдение.
Обнаружение сигнала вызова (снятия микротелефонной трубки с рычага) по протеканию тока в линии.
Проверка.
Возможность внешней проверки абонентского шлейфа или внутренней проверки коммутационной схемы.
Новые системы коммутации, которые работают в окружении оборудования различных типов с различными процедурами обслуживания, должны обеспечить выполнение всех перечисленных выше функций обычным образом. В результате этого стоимость станционных окончаний абонентских шлейфов может достигать 50 % общей стоимости цифровой системы коммутации. Разработчики электронной техники усиленно работают над тем, чтобы создать экономически оправданную реализацию этого устройства сопряжения. Проблема исключительно трудна для решения средствами полупроводниковой электроники (как аналоговой, так и цифровой) из-за необходимости обеспечения высоких напряжений и больших токов.
3.1.5 Цифровая телефония
Цифровые системы телефонной связи обладают рядом положительных свойств, отличающих их от телефонных систем аналогового типа. Этими свойствами являются:
Простота группообразования (организация многоканальных систем передачи данных).
Простота сигнализации.
Возможность использования современной интегральной технологии.
Интеграция систем передачи и коммутации.
Возможность работы при малых значениях сигнал-шум.
Регенерация сигналов.
Приспосабливаемость к другим видам обслуживания.
Возможность контроля рабочих характеристик.
Легкость засекречивания информации.
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.
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.
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.
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.
При передаче цифровых сигналов их амплитуда поддерживается постоянной, что обеспечивает требуемое качество речи при относительно небольших отношениях сигнал/шум.
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.
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.
Возможность использования помехоустойчивых кодов позволяет контролировать и исправлять ошибки в передаваемых данных.
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 80008 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.
|
|
|
Скачать 5.5 Mb.