ВСТУП
На сьогоднішній день в Росії найбільш інтенсивно розвиваються мережі зв'язку. В умовах сучасного суспільства для успішного ведення бізнесу своєчасний швидкий і якісний обмін різного роду інформацією займає домінуючу позицію. Каждодневно зростає обсяг переданої інформації, підвищуються вимоги до якості її передачі. За останні 6-7 років в Росії з нуля було побудовано величезну кількість мереж мобільного зв'язку, що охопили майже всю територію країни. Якщо кілька років тому мобільний телефон був радше предметом розкоші, то сьогодні не можна уявити собі сучасної ділової людини, що не володіє якісною мобільним зв'язком.
Поряд з мережами мобільного зв'язку інтенсивно розвиваються і модернізуються мережі ТМЗК. Прокладаються нові кабельні магістралі, застаріла аналогова апаратура замінюється сучасної та технічно більш досконалої цифровою апаратурою, розширюються ємності мереж зв'язку, швидкість передачі і перешкодозахищеність інформації. В останні роки все ширше впроваджуються цифрові системи зв'язку (ЦСС) для передачі мови та даних. В даний момент на ринку присутня велика кількість підприємств, що випускають цифрову апаратуру для мереж зв'язку. ЦСС дозволяють досягти високих швидкостей передачі, високої продуктивності вузлів комутації, високої завадостійкості. Були вперше використані для цифрової передачі мови. Найбільш відомі системи цифрової передачі телефонних сигналів за допомогою імпульсно-кодової модуляції (ІКМ).
Широке застосування отримали цифрові мережі інтегрального обслуговування - ISDN. У них, використовуючи зазначений підхід, організовуються цифрові канали, які об'єднуються в ущільнений тракт. Ці мережі дозволяють одночасну передачу різних видів інформації: дані, мова, відеозображення.
Імпульсно-кодова модуляція ІКМ (Pulse-Code Modulation - PCM-модуляція) використовується для оцифровки аналогових сигналів перед їх передачею. Практично всі види аналогових даних (відео, голос, музика, дані телеметрії, віртуальні світи) допускають застосування PCM-модуляції.
Щоб отримати на вході каналу зв'язку (передавальний кінець) PCM-модульований сигнал з аналогового, амплітуда аналогового сигналу вимірюється через рівні проміжки часу. Кількість оцифрованих значень в секунду (або швидкість оцифрування) кратна максимальній частоті (Гц) у спектрі аналогового сигналу. Миттєве обмірюване значення аналогового сигналу округляється до найближчого рівня з декількох заздалегідь визначених значень. Цей процес називається квантуванням, а кількість рівнів завжди береться кратним ступеню двійки, наприклад, 8, 16, 32 або 64. Номер рівня може бути відповідно представлений 3, 4, 5 або 6 битами. Таким чином, на виході модулятора виходить набір бітів (0 або 1).
На приймальному кінці каналу зв'язку демодулятор перетворює послідовність бітів в імпульси з тим же рівнем квантування, який використовував модулятор. Далі ці імпульси використовуються для відновлення аналогового сигналу.
Для перетворення в цифрову форму кожен мовний сигнал (fречі = 4 КГц) має бути підданий дискретизації з частотою 2fp = 8 КГц, тобто період квантування Тк = 1/2fp = 125 мкс. Дискретні відліки амплітуди мовного сигналу зазвичай квантуються за рівнем і представляються 8-розрядними двійковими числами.
У результаті типовий цифровий канал з ІКМ вимагає швидкість передачі 64 Кбіт/с. Окремі цифрові канали в свою чергу об'єднуються в загальний потік. Широке застосування отримали 2 формату об'єднання:
Північноамериканський стандарт, розроблений компанією AT & T (T1) і прийнятий також в Канаді і Японії, передбачає об'єднання 24 серпня-розрядних мовних каналів в потік зі швидкістю передачі 24 * 64 Кбод = 1.544 Мбіт/с. На початку кожного циклу додається 1 розряд для циклової синхронізації. Тому за час Ту = 125 мксек передається 24 * 8 + 1 = 193 розряду. Така система отримала назву Т1.
Кожне 8-розрядне слово в цифровому потоці з тимчасовим поділом називається також тимчасовим відліком або канальним інтервалом (інша назва: time-slot - тайм слот).
Хоча формат Т1 спочатку був розроблений для цифрової передачі мови, він зараз успішно застосовується для передачі даних. Наприклад, в цей формат природно вписується передача даних зі швидкістю 56 Кбіт/с: тут молодший 8-й розряд через кожні 5 циклів на 6-ий використовується для сигналізації. Можливі також і більш високі швидкості передачі об'єднаних цифрових потоків (трактів). Наприклад, у системі комутації ESS-4 компанії AT & T 5 цифрових потоків Т1 об'єднуються в потік, містить 120 8-розрядних каналів. До них додається ще 8 канальних інтервалів, в результаті чого ущільнений канал - ТПД містить 128 каналів, в яких швидкість передачі забезпечується V = 128 * 64 Кбіт/с = 8.192 Мбіт/с. Це стандарт Т2.
В Європі використовується інший стандарт, який передбачає поєднання 30 мовних каналів зі швидкістю 64 Кбіт/с і 2-х каналів керування і сигналізації з тією ж швидкістю. В результаті забезпечується швидкість передачі 2,048 Мбіт/с. Це забезпечує апаратура первинного тимчасового группообразованія. З 30 каналів ТЧ формується первинний цифровий потік Е1. Потоки Е1 можуть об'єднуватися в потоки більш високих рівнів Е2, Е3 і Е4 за принципом: 4 потоки більш низького рівня об'єднуються в потік на один щабель вище.
Ієрархія систем передачі з ІКМ представлена ​​на рис. 1
Рис.1
Цифра в назві апаратури ІКМ вказує кількість каналів ТЧ, що ущільнюються і переданих даної апаратурою. (ІКМ-30 - 30 каналів ТЧ і т. д.)
До складу апаратури ІКМ входять наступні основні вузли та блоки:
Апаратура аналого-цифрового перетворення. Забезпечує перетворення аналогових сигналів приходять від абонентів зв'язку в цифрові сигнали для їх подальшого ущільнення і передачі по лінії зв'язку. На приймальній стороні забезпечує перетворення з цифрового сигналу в аналоговий для відправки до абонента.
Мультиплексори тимчасового группообразованія. Ущільнюють цифрові сигнали від різних каналів (потоків) в загальний цифровий потік.
Оконечная апаратура лінійного тракту (ОАЛТ) виконує завдання перекодування сигналу цифрового групового тракту в лінійний цифровий сигнал, а також завдання узгодження електричних характеристик станційного устаткування з лінією.
Перехід до цифрової передачі аналогових повідомлень і використання ІКМ має ряд переваг:
системи з тимчасовим поділом каналів ІКМ володіють більш високою перешкодозахищеністю, ніж системи з частотним ущільненням і з односмуговою модуляцією, що дозволяє використовувати їх в лініях з великим рівнем шумів і значним рівнем нелінійних спотворень. Таким чином, якість передачі інформації майже не залежить від відстані та топології мережі;
в системах з ІКМ відсутня накопичення шумів при ретрансляції завдяки можливості регенерації сигналу і застосуванню коригувальних кодів;
дозволяють спростити комутацію сигналів, так як цифрова апаратура порівняно просто контролюється і вимагає мінімуму регулювальних операцій;
системи з ІКМ легко сполучаються з електронними АТС, що дозволяє більш простими методами створювати інтегральні мережі зв'язку;
крім усього іншого системи з ІКМ економічно вигідні як при розробці, так і при виробництві.
При всіх вищеперелічених достоїнствах у цифрових систем є недоліки, основним з яких є значне розширення смуги частот. При одному і тому ж числі каналів для передачі групового сигналу системі з ІКМ потрібно смуга частот приблизно в 15 разів більше, ніж системі з частотним ущільненням. При організації лінії зв'язку з використанням металевого кабелю зменшується довжина регенераційної ділянки, т. к. передача ведеться на більш високій частоті, а при підвищенні частоти передачі зростає кілометріческое загасання в кабелі зв'язку. Однак ці недоліки компенсується перерахованими вище достоїнствами.
цифрова модуляція зв'язок...
