3Комутація та ущільнення каналів на основі мультиплексування
Каналоутворення, комутація чи ущільнення каналів на основі мультиплексування має на увазі створення безперервного складного фізичного каналу для прямої передачі даних між комутаторами, коли в одній лінії зв’язку за рахунок використання її частотного, часового чи іншого ресурсу здійснюється “одночасне” передавання інформаційних об’єктів різних каналів передачі даних.
В цей час для ущільнення каналів на основі мультиплексування абонентських каналів використовуються три техніки:
техніка частотного мультиплексування (frequency Division Multiple Access − FDMА);
техніка мультиплексування з розподілом часу (Time Division Multiple Access, TDMА);
техніка мультиплексування з кодовим розподілом (Code Division Multiple Access, CDMА).
3.1Комутація каналів на основі частотного мультиплексування
Техніка частотного мультиплексування (ущільнення, доступу, розподілу) каналів (compression, access, distributing, frequency Division Multiple Access, FDMА) була розроблена для телефонних мереж, але застосовується вона і для інших видів мереж, наприклад мереж кабельного телебачення.
Розглянемо особливості цього виду мультиплексування на прикладі телефонної мережі.
Нам уже відомо, що мовні сигнали мають спектр шириною приблизно в 10 000 Гц, однак основні гармоніки укладаються в діапазон від 300 до 3400 Гц. Тому для якісної передачі мови досить утворити між двома співрозмовниками канал зі смугою пропущення в 3100 Гц, що і використовується в телефонних мережах для з’єднання двох абонентів.
Якщо сигнали кожного абонентського каналу перенести у свій власний діапазон частот, то в одному широкосмуговому каналі можна одночасно передавати сигнали декількох абонентських каналів (див. рис. 4).
Принцип частотного ущільнення (мультиплексування)
На входи каналоутворюючої апаратури − FDM-мультиплексора, чи FDM-комутатора надходять вихідні сигнали, наприклад, від декількох модемів чи від абонентів телефонної мережі. Комутатор виконує перенос частоти кожного каналу передачі даних у свій діапазон частот. Звичайно високочастотний діапазон поділяється на смуги, що приділяються для передачі даних абонентських каналів (рис. 5).
Комутація на основі частотного ущільнення
Щоб низькочастотні складових сигналів різних каналів не змішувалися між собою, смуги роблять шириною в 4 кГц, а не в 3,1 кГц, залишаючи між ними страховий проміжок у 900 Гц. У каналі між двома FDM-комутаторами одночасно передаються сигнали всіх абонентських каналів, але кожний з них займає свою смугу частот. Такий канал називають ущільненим.
Вихідний FDM-комутатор виділяє модульовані сигнали кожної несучої частоти і передає їх на відповідний вихідний канал, до якого безпосередньо підключений абонентський телефон.
У мережах на основі FDM-комутації прийнято декілька рівнів ієрархії ущільнених каналів. Перший рівень ущільнення утворять 12 абонентських каналів, що складають базову групу каналів, що займає смугу частот шириною в 48 кГц із границями від 60 до 108 кГц. Другий рівень ущільнення утворять 5 базових груп, що складають супергрупу, зі смугою частот шириною в 240 кГц. Супергрупа передає дані 60 абонентських каналів тональної частоти. Десять супергруп утворять головну групу, що використовується для зв’язку між комутаторами на великих відстанях. Головна група передає дані 600 абонентів одночасно.
Комутатори FDM можуть виконувати як динамічну, так і постійну комутацію. При динамічній комутації один абонент ініціює з’єднання з іншим абонентом, посилаючи в мережу номер викликуваного абонента. Комутатор динамічно виділяє даному абонентові одну з вільних смуг свого ущільненого каналу. При постійній комутації за абонентом смуга в 4 кГц закріплюється на тривалий термін шляхом налагодження комутатора по окремому вході, недоступному користувачам.