Галуев Г.А. Принципы построения и основы функционирования систем и сетей связи

Подождите немного. Документ загружается.

1. Приборы типа (1×1) – один вход, один выход, как показано на рисунке 2.6.

Рис.2.6.

Такой прибор имеет два состояния: соединение установлено, соедине-

ние отсутствует. Переход в одно из этих состояний происходит под воздействие

управляющего сигнала R.

2. Приборы типа (1×m) – один вход, m выходов, как показано на рисунке 2.7.

Рис.2.7.

В приборе можно установить соединение входа с любым из m выходов. Од-

новременно в приборе устанавливается только одно соединение.

3. Приборы типа n(1×m), как показано на рисунке 2.8.

Рис.2.8.

Прибор состоит из n приборов типа (1×m). Прибор имеет n×m выходов

и n входов. Одновременно в приборе может быть установлено n соединений.

4. Приборы типа n×m, как показано на рисунке 2.9.

Рис.2.9

В приборе n входов, m – выходов. В приборе одновременно можно ус-

тановить n (если n≤m) или m(n>m) соединений.

С помощью таких КП строятся коммутационные поля АТС. КП могут

быть электромеханические и электронные. Способы объединения КП в комму-

тационные 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 одновре-

менно с выбором требуемого выхода. Этот способ приводит к непроизводи-

тельному занятию приборов когда нельзя установить соединение, если все ли-

нии 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 специаль-

ная система телефонной сигнализации. Эта система включает сигналы трех ти-

пов: линейные, управления, информационные (акустические).

Линейные сигналы отмечают основные этапы соединения и передаются

по линиям

связи в прямом и обратном направлениях с момента времени уста-

новления соединения до момента полного освобождения линии. Это могут быть

сигналы занятия, отбоя, разъединения. К сигналам управления относятся сигна-

лы, передаваемые между абонентскими аппаратами и управляющими устройст-

вами АТС. Это сигналы набора номера (адресная информация), сигналы о кате-

гории вызова,

о виде устанавливаемых соединений, запроса аппаратуры опре-

деления номера при междугородной связи и т.д.

Информационные: передаются от АТС в ТА: "ответ станции", "занято",

"посылка вызова", "контроль посылки вызова". Эти сигналы служат информа-

цией для абонентов о состоянии устанавливаемого соединения.

Чтобы пояснить назначение описанных сигналов рассмотрим процеду-

ру установления соединения между двумя абонентами.

При снятии телефонной трубки в АТС поступает сигнал вызова, а из

АТС в обратном направлении посылается сигнал "ответ станции", подтвер-

ждающий готовность принятия номера вызываемого абонента. При наборе но-

мера 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, проис-

ходит 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 "кон-

троль 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 поло-

жить 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 2.10.

Рис.2.10.

Каждая абонентская линия (АЛ) снабжается своим абонентским ком-

плектом (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.

Таким образом, мы рассмотрели основные принципы построения ана-

логовой телефонной системы связи. Рассмотрим теперь

цифровые телефонные

системы.

Цифровая телефония

Свойства цифровых систем телефонной связи

Цифровые системы телефонной связи обладают рядом положительных

свойств, отличающих их от телефонных систем аналогового типа. Этими свой-

ствами являются:

1. Простота группообразования (организация многоканальных систем переда-

чи данных).

2. Простота сигнализации.

3. Возможность использования современной интегральной технологии.

4. Интеграция

систем передачи и коммутации.

5. Возможность работы при малых значениях сигнал-шум.

6. Регенерация сигналов.

7. Приспосабливаемость к другим видам обслуживания.

8. Возможность контроля рабочих характеристик.

9. Легкость засекречивания информации.

1. При построении многоканальных систем передачи данных эффективность

таких систем по существу обусловлена обменом стоимости оконечных элек-

тронных узлов тракта передачи

данных на стоимость многих пар проводов в

тракте. Этот обмен с каждым годом становится все более выгодным. Исполь-

зуемый 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 ис-

кажений и их нельзя, как в цифровых системах, устранить с помощью регенера-

ции.

2. 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 сис-

тем это является сложной и дорогой процедурой.

3. В настоящее время с развитием ЭВМ появились мощные технологии произ-

водства цифровых схем в виде БИС и СБИС, что позволило значительно сни-

зить стоимость таких схем, при наличии у них высоких показателей качества

работы. Все это можно использовать при реализации цифровых АТС.

4. Интегрирование систем передачи информации и коммутации за счет ис-

пользования 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.

5. При передаче цифровых сигналов их амплитуда поддерживается постоян-

ной, что обеспечивает требуемое качество речи при относительно небольших

отношениях сигнал/шум.

6. Для цифровых сигналов достаточно просто реализуется

процедура регене-

рации, т.е. восстановление исходной формы импульсов. Наличие таких регене-

раторов в линии связи позволяет практически исключить ошибки при передаче

данных и тем самым увеличить качество передачи речи.

7. Любое цифровое сообщение, независимо от того, было ли оно первоначаль-

но представлено в цифровой форме или получилось после преобразования ана

логовых сигналов в цифровую форму, может быть представлено в едином фор-

мате. Поэтому по линиям цифровой телефонной связи могут дополнительно

передаваться любые другие виды данных в цифровой форме.

8. Возможность использования помехоустойчивых кодов позволяет контроли-

ровать и исправлять ошибки в передаваемых данных.

9. Простота кодирования цифровой информации методами криптографии.

Основной

проблемой при построении цифровых систем телефонной связи явля-

ется преобразование первичных аналоговых сигналов в цифровую форму. Од-

нако эти методы достаточно хорошо изучены и были уже представлены выше.

При таком преобразовании используется импульсно-кодовая модуляция непре-

рывных сигналов. В многоканальных системах цифровой телефонной связи ос-

новным является метод временного разделения каналов

. Об этом уже было ска-

зано выше.

Для построения цифровых телефонных систем в 1960 году МККТТ и

МОС был принят международный стандарт РСМ 64 кбит/с. Этот стандарт пре-

дусматривает преобразование аналоговых речевых сигналов в 64 кбит/с цифро-

вой сигнал на основе импульсно-кодовой модуляции. Человеческий голос мож-

но 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 представ-

ляется цифровым 8-разрядным кодом. Поэтому общая скорость ИКМ сигнала

составит 8000×8 бит = 64 кбит/с. На основе этого стандарта строятся современ-

ные цифровые телефонные системы, которые в

последнее время реализуются в

виде интегрированных систем, позволяющих передавать не только речевую ин-

формацию, но и видеоданные, и цифровые данные ЭВМ. Об этом более под-

робно мы поговорим ниже.

2.2. Системы телеграфной связи. Телеграфные коды. Краевые

искажения, дробления сигналов и способы борьбы с ними. Синхронизация

и фазирование. Архитектура современных сетей телеграфной связи.

Структура типового абонентского пункта

В системах телеграфной связи в качестве первичных сигналов исполь-

зуются равномерные двоичные коды, например, Международный Телеграфный

код №2, рекомендованный МККТТ. Это пятиэлементный код

, с которым мы

уже познакомились в разделе 1.6. В нашей стране используются 7-битовые и 8-

битовые коды, являющиеся модификацией стандартных международных кодов.

Передача двоичных кодов по каналам телеграфной связи может осуще-

ствляться последовательным или параллельным способами.

При последовательном способе каждая кодовая комбинация последова-

тельно бит за битом передается по каналу связи (КС).

При параллельном способе все биты кодовой комбинации одновремен-

но передаются по каналу связи.

В обоих указанных способах не накладываются какие-либо ограниче-

ния на моменты начала передачи элементов кодовой комбинации и их длитель-

ность, поэтому эти способы передачи называют асинхронными.

На практике чаще всего в оконечных устройствах систем передачи те-

леграфных

сообщений формирование в источнике сообщений кодовых комби-

наций и их воспроизведение в приемнике осуществляется в параллельном коде,

а передача их по каналам связи осуществляется последовательно, как показано

на рисунке 2.11.

Рис.2.11.

Для этого в ИС и П имеется распределитель (Р), с помощью которого на

передаче осуществляется поочередное подключение элементов кодовой комби-

нации а

, …, а

к каналу связи (КС), а на приеме – поочередное подключение КС

к элементам регистрирующего устройства b

, …, b

. Очевидно, что для пра-

вильного приема кодовых комбинаций при таком способе передачи необходимо

обеспечить одинаковую скорость работы распределителей ИС и П, т.е. син-

хронность и синфазность (в одинаковой фазе). Поэтому такой способ называет-

ся синхронным.

Кодовые комбинации, соответствующие различным символам теле-

графных сообщений передаются по каналу связи непрерывно одна

за другой,

т.е. в приемник поступает непрерывная последовательность единичных элемен-

тов кодовых комбинаций. Для правильного их приема и идентификации необ-

ходимо определить начало и конец каждого единичного элемента, а также нача-

ло и конец кодовых комбинаций. Первая задача реализуется путем синхрониза-

ции по элементам, а вторая – путем фазирования по циклу

Прежде чем перейти к описанию способов синхронизации и фазирова-

ния, рассмотрим вопрос о том, к чему приводят нарушения синхронности и

синфазности.

Нарушения в аппаратуре передачи телеграфных сообщений приводят к

искажению двоичных сигналов, которые бывают двух типов: краевые искаже-

ния и дробление.

Под краевыми искажениями понимают смещение значащих моментов

(краев) принимаемых

элементов относительно их идеального положения. Иде-

альным считается значащий момент (ЗМ), отстающий от отсчетного ЗМ на це-

лое число единичных интервалов τ

. На рисунке 2.12 а) и б) показана передан-

ная (а) и принятия (б) последовательности с идеальными ЗМ, причем принятая

последовательность принята с задержкой канала связи t

а)

б)

в)

Рис.2.12.

На рисунке 2.12 в) показана последовательность принятая с краевыми

искажениями, т.к. ее ЗМ сдвинуты на t

, t

. Краевые искажения приводят к

изменению длительности единичных сигналов. Величина Δt

= |t

| - абсолютное

краевое искажение, а

%100

⋅

=δ

– степень индивидуального искажения.

Под дроблением понимают изменение ЗМ принимаемого сигнала как внутри

единичного интервала, так и за его пределами как показано на рисунке 2.13.

Рис.2.13.

Дробления продолжительностью t

и t

расположены внутри единич-

ного интервала τ

. Дробление t

захватывает два смежных элемента сигнала.

С краевыми искажениями можно бороться методом стробирования сиг-

налов короткими по длине синхроимпульсами следующими, через интервалы τ

Момент стробирования выбирают обычно в середине элемента сигнала как по-

казано на рисунке 2.14.

Строб

Рис.2.14.

Допустимые пределы смещения ЗМ сигнала при стробировании при-

мерно 0.5 τ

Максимально допустимая величина краевых искажений, при которой

обеспечивается правильный прием единичных сигналов, называют исправ-

ляющей способностью приемника.

Вернемся теперь к вопросам синхронизации и фазирования. Синхрони-

зация – это процесс установления и поддержания требуемых фазовых отноше-

ний между ЗМ переданных и принятых единичных элементов.

Под фазированием по циклу понимается процесс автоматического ус-

тановления такого фазового соотношения между распределителями приемника

и передатчика, при котором циклы приема и передачи кодовых комбинаций

совпадают.

Наиболее просто указанные процедуры реализуются в стартстопных

системах телеграфной связи.

В таких системах для обозначения моментов начала и конца кодовой

комбинации вводят специальные фазирующие элементы: стартовый и стоповый

как показано на рисунке 2.15.

01Код

Старт Стоп

Рис.2.15.

Принцип работы таких систем заключается в том, что в исходном состоя-

нии, в отсутствии передачи сообщений, распределители приемника и передат-

чика не работают (стоят на "стопе"). С приходом стартового элемента (обычно

"0") распределители запускаются, обеспечивая прием кодовой комбинации, и

останавливаются с приходом стопового элемента (обычно "1"). В таких систе-

мах

синхронизацию по элементам можно не применять вообще, т.к. накапли-

ваемое за цикл смещение фазы синхроимпульса, обычно весьма незначительно

и полностью ликвидируется при остановке (стопе) распределителей.

После рассмотрения видов двоичных сигналов, способов их передачи,

искажения сигналов и методов борьбы с ними, перейдем собственно к системам

телеграфной связи.

Структура и принципы

функционирования системы телеграфной связи

Основными функциями сети телеграфной связи являются:

• Прием от пользователей, передача и доставка адресатам телеграфных со-