2. Цифровая телефония [3; 4]

Цифровые системы телефонной связи обладают рядом положительных свойств, отличающих их от аналоговых телефонных систем:

• простота группообразования (организация многоканальных систем передачи данных);

• простота сигнализации;

• возможность использования современных интегральных технологий;

• интеграция систем передачи и коммутации;

• возможность работы при малых значениях сигнал-шум;

• регенерация сигналов;

• приспосабливаемость к другим видам обслуживания;

• возможность контроля рабочих характеристик;

• лёгкость засекречивания цифровой информации методами криптографии.

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 значительно дешевле метода частотного разделения каналов в аналоговых многоканальных системах. В аналоговых многоканальных системах также может использоваться и достаточно просто метод временного разделения каналов. Но 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.

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.

Основной проблемой при построении цифровых систем телефонной связи является преобразование первичных аналоговых сигналов в цифровую форму. При таком преобразовании используется импульсно-кодовая модуляция непрерывных сигналов. В многоканальных системах цифровой телефонной связи основным является метод временного разделения каналов.

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 (ИКМ). Человеческий голос можно воспроизводить с приемлемым качеством в полосе частот от 200 Гц 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 8000×8=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.