Технические разделы

Взаимодействие аналоговой и цифровой сети

Как уже упоминалось ранее, на телефонной сети ОАО "МГТС" построена транзитная цифровая сеть, состоящая из 10 транзитных узлов (ТУЭ), которые предназначены также и для взаимодействия аналоговой и цифровой сетей.

Рассмотрим основные принципы цифровой коммутации, на которых строятся цифровые АТС, концентраторы, мультиплексоры, шлюзы, конвертеры и другие устройства, обеспечивающие соединение и перенос информации в цифровом виде. К этому перечню следует добавить источники передачи информации, к которым наряду с рассмотренными ранее обычными телефонами относятся устройства передачи данных, компьютеры, факсы, видеокамеры, сканеры и т.п. В качестве приемников информации, в дополнение к упомянутым, могут выступать, например, видеомониторы или принтеры.

Эпоху цифровой реализации телекоммуникационной сети предопределило наличие двух недорогих, но чрезвычайно важных устройств: кодеков, преобразующих аналоговые сигналы в цифровые, и модемов, преобразующих цифровые сигналы в аналоговые при передаче данных по аналоговым телефонным сетям (рис.2.5). Именно они, наряду с цифровизацией многоканальной электросвязи - систем передачи с ИКМ, обусловили появление цифровых систем коммутации.

Суть цифровизации заключается в том, что исходный аналоговый электрический сигнал может быть воспроизведен из соответствующей последовательности дискретных значений его амплитуды (отсчетов). Число отсчетов в секунду называется частотой дискретизации и зависит от самого высокочастотного компонента, присутствующего в аналоговом сигнале.

Рис.2.5

Устройства преобразования сигналов.

Известная теорема Котельникова гласит, что аналоговый сигнал можно правильно восстановить, если частота дискретизации вдвое превышает частоту сигнала. Именно на ней и на теореме Найквиста, доказанной Гарри Найквистом в 1928 году и устанавливающей тот факт, что, если частота выборки fs превышает не менее чем вдвое самую высокочастотную составляющую аналогового сигнала fа, то первоначальный аналоговый сигнал полностью описывается только с помощью моментальных выборок, основывается импульсно-кодовая модуляция (ИКМ). Эта минимальная частота выборки иногда называется частотой Найквиста. В результате квантования и кодирования квантованных амплитуд аналоговый сигнал превращается в последовательность n-битовых слов, т.е. становится цифровым. Все это вместе и есть импульсно-кодовая модуляция (ИКМ).

Очевидно, что чем больше уровней квантования, тем лучшую характеристику будет иметь восстановленный сигнал. Например, для речевых сигналов ИКМ достаточно иметь 256 уровней (8-битовые двоичные слова). Чем лучшее качество нам требуется, тем в большем количестве уровней квантования мы нуждаемся, и тем более длинными должны быть кодовые слова, что, естественно, приводит к необходимости передавать биты с более высокой скоростью. Скорость передачи битов должна быть настолько высока, чтобы цифровое слово, несущее предыдущее дискретное значение амплитуды сигнала, оказалось переданным до того, как появится следующее слово, готовое к передаче. Поэтому для каждой системы приходится искать определенный компромисс между качеством и скоростью передачи информации.

Аналоговый речевой сигнал в телефонии занимает диапазон частот шириной до 4000 Гц и требует производить отсчеты амплитуды 8000 раз в секунду, т.е. частота дискретизации составляет 8 кГц. При квантовании отсчетов используется 256 стандартных амплитуд, которые потом кодируются 8-разрядными двоичными словами. Затем эти слова передаются в соответствующих временных интервалах, а на приемной стороне выполняется обратный процесс приближенного восстановления исходного аналогового речевого сигнала. Частота отсчетов 8 кГц и 8-битовая схема кодирования (все это выбиралось в результате длительных дебатов в ITU-T) дают очень хорошее качество речи, правда, за счет довольно высоких требований к скорости передачи битов. Меньшая частота отсчетов и/или меньшая разрядность кодирования (7-битовая схема кодирования, например) дают менее гладкий и менее точно восстановленный речевой сигнал.

Итак, результат каждого отсчета представляется одним байтом. Имеем: 8000 байтов в секунду и 8 битов в каждом байте. Скорость потока данных, передающего человеческую речь, составляет:

Гц х2

отсчетов в секунду

х8 битов на отсчет

Кбит/с

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. Все сегодняшние цифровые линии имеют пропускную способность, либо равную 64 Кбит/с, либо кратную этой величине. Например, пропускная способность цифрового тракта Е1 составляет 2.048 Мбит/с, что эквивалентно 32 каналам по 64 Кбит/с каждый (отметим сразу, что для передачи информации пользователей обычно используются 30 каналов, а остальные два служат для синхронизации, контроля и сигнализации). Технология ИКМ, базирующаяся на математических результатах Найквиста и Котельникова, представляет собой сегодня наиболее общий метод преобразования аналоговых речевых сигналов в цифровую форму.

Еще статьи по технике и технологиям

Автоматизация установки для получения моющего раствора
Целью данной курсовой работы является ознакомление с принципами построения современных систем автоматизации технологических процессов, реализованных на базе промышленных контроллеров и ЭВМ. Для достижения поставленной цели необходим ...

Часы реального времени
В современном мире ни один электрический прибор не обходится без использования микроконтроллеров. Равно как и не обходится без визуализации информации с помощью LCD дисплеев. В данном курсовом проекте также используют ...

© 2020 | www.techexpose.ru