Системы КОММУТАЦИИ_Тылес / Системы КОММУТАЦИИ-1 / telekommunikacionnye_sistemy / Лк_ТКС_2008 / Лек_5_Сист_Прд

5

ТЕМА-5

СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ

5.1 Обобщенная схема системы передачи

Одной из основных частей телекоммуникационных систем являются системы для передачи информации в пространстве. Чаще всего используются системы электросвязи, которые используют для перемещения информации сигналы электрического тока или электромагнитные поля.

Система электросвязи - совокупность технических средств и среды передачи, обеспечивающая передачу информации (сообщений). Обобщенная структурная схема систем электросвязи показана на Рис. 1.

ИС

Сообщ->

сигнал

ПРД

ПС

Сигнал->

сообщ

ПРМ

Помехи

Противник

Передающее

Приемное

Канал связи

Физический уровень

устройство

устройство

Среда передачи

Рис. 1. Обобщенная структурная схема систем электросвязи.

ИС- Источник сообщений (Канальный уровень ООД)

ПС –Потребитель сообщений (Канальный уровень ООД)

Сообщение при помощи преобразователя сообщение-сигнал преобразуется в первичный электрический сигнал. Первичные сигналы не всегда удобно (а иногда невозможно) непосредственно передавать по линии связи. Поэтому первичные сигналы при помощи передатчика ПРД преобразуются в так называемые вторичные сигналы, характеристики которых хорошо согласуются с характеристиками линии связи.

Канал связи - совокупность технических устройств (преобразователей) и среды для распространения сигналов (линии связи), обеспечивающих передачу сигналов на расстояние.

Каналы и системы связи, использующие искусственную среду распространения (металлические провода, оптическое волокно), называются проводными, а каналы и системы связи, в которых сигналы передаются через открытое пространство - радиоканалами и радиосистемами. В среде передачи может создаваться один или несколько каналов. Если в среде передачи создается один канал, то такую систему передачи принято называть одноканальной. Если в среде передачи создается несколько каналов, то такую систему передачи называют многоканальной. Для совместного использования многоканальной среды передачи системы передачи организуют управляемый доступ к многоканальной среде.

Как правило (за исключением радиовещания и телевещания), между взаимодействующими абонентами (ООД) происходит взаимный обмен информацией. В этом случае они должны использовать две системы электросвязи.

Если два абонента используют для взаимодействия две системы передачи и в каждой из них используется отдельный канал, которые могут использоваться одновременно, то такое взаимодействие называют дуплексным каналом (дуплексной системой передачи).

Например: 1 в интерфейсе RS232 передающее и приемное устройство используют два не симметричных проводных канала TxD и RxD; 2 передающее устройство (передатчик, transiver) использует одну несущую частоту f_прд, а приемное устройство (приемник, resiver) использует другую несущую частоту f_прм и этот приемник и передатчик могут работать одновременно.

Если два абонента используют для взаимодействия две системы передачи и в каждой из них используется отдельный канал, которые не могут использоваться одновременно, то такое взаимодействие называют симплексным каналом (симплексной системой передачи)

Рис 3. Симплексная система передачи.

Например: радиостанция состоит из приемника и передатчика, которые под управлением тангенты (РТТ) попеременно используют канал приема или канал передачи, работающие на разных несущих частотах.

Если два абонента используют для взаимодействия две системы передачи, в которых один и тот же канал попеременно используется ими для передачи в разных направлениях, то такое взаимодействие называют полудуплексным каналом (полудуплексной системой передачи).

Рис 4. Полудуплексная система передачи.

Например: 1 в интерфейсе RS485 используется одна симметричная линия, которую попеременно, применяя алгоритм доступа, используют до 256 передатчиков; 2 радиостанция состоит из приемника и передатчика, которые под управлением тангенты (РТТ) попеременно используют один канал (одну несущую частоту) для приема или передачи.

Для изменения направления передачи в симплексных и полудуплексных системах используется устройство доступа (УД), которое определяет порядок использования канала. Например, в радиостанциях (радиоканал) вход приемника, во избежание разрушения схемы, отключается во время передачи, а от передатчика отключается высокое напряжение (не излучается мощность) во время приема.

Вопросы

1. Дайте определение системы электросвязи. Поясните назначение основных элементов системы электросвязи.

2. Дайте определение канала связи и перечислите основные типы каналов электросвязи.

3. Дайте определение дуплексного канала и укажите основное отличие от других способов использования каналов.

4. Дайте определение симплексного канала и его отличие от других способов использования каналов.

5. Дайте определение полудуплексного канала и его отличие от других способов использования каналов.

5.1.1 Синхронизация процесса передачи.

Одним из условий эффективной передачи информации является синхронизация процесса приема с процессом передачи. Синхронизация этих процессов необходима для

1. своевременного переключения полудуплексной системы передачи из режима прием в режим передачи и обратно;

2. Синхронизация частоты и фазы несущей частоты;

3. Битовая синхронизация принятого сигнала;

4. Кадровая синхронизация на канальном уровне.

1 При передаче речевой информации синхронизация переключения режимов происходит путем ручного управления доступом к каналу путем передачи специальных командных слов («Прием» или имя абонента) и манипуляции тангентой (РТТ). В цифровых системах передачи управление доступом к каналу синхронизируется специальными алгоритмами доступа к каналу: прослушивание несущей или взаимодействие «ведущий-ведомый», в котором ведомые прослушивают канал и отвечают только на адресованные им команды ведущего (радиотакси).

2 Синхронизация несущей реализуется схамами ФАПЧ – фазовой автоподстройки частоты. Синхронизация несущей необходима для организации процесса приема например когерентного приема.

3 Битовая синхронизация реализуется путем использования сигналов синхронизации и специального кодирования информационного сигнала, которое позволяет восстановить на приемном конце сигналы синхронизации и определить битовые интервалы сигнала.

4 Кадровая синхронизация предназначена для выделения в битовом потоке границ переданного кадра данных.

В рамках данного курса мы рассмотрим процессы битовой и кадровой синхронизации процесса приема.

Битовая синхронизация позволяет определить границы битовых интервалов для организации процесса модуляции сигнала – изменения параметров несущего сигнала (тока, напряжения или электромагнитного сигнала) на стороне процесса передачи. И позволяет определить границы битового интервала в принятом сигнале и считать его значение. Для этого используются специальные сигналы синхронизации. Временная диаграмма определения границ битовых интервалов изображена на рисунке 1.

Рис. 1 Использование синхронизирующих импульсов

Двоичный информационный сигнал представляет собой последовательность логических значений, которые называют битовыми интервалами. Длительность каждого битового интервала  одинакова. Эта длительность определяет скорость передачи V=1/. Поэтому чем меньше длительность битового интервала, тем больше скорость передачи – тем больше бит можно передать в единицу времени. Так как длительности всех битовых интервалов одинаковы, то для синхронизации можно использовать периодическую последовательность сигналов, которые реализуются при помощи специальных электронных схем – генераторов импульсов. В состав этих схем входят специальные элементы – кварцевые резонаторы, у которых отклонение от номинальной частота выработки сигналов имеет порядок 10^-6-10^-9. Считывание логического значения информационного сигнала должно производиться через некоторое время после начала битового интервала. В начале битового интервала могут происходить его изменения – сброс или установка, которые сопровождаются переходным процессом (не изображенным на рисунке). После окончания переходного процесса значение сигнала стабильно и его можно считывать. На рисунке 1 значения информационного сигнала считываются по переднему фронту импульсов синхронизации, который размещается посредине битового интервала.

Различают два способа организации процессов битовой синхронизации: асинхронную передачу и синхронную передачу.

В процессе асинхронной передачи в канал передается специальный сигнал, который запускает на приемном конце генератор синхронизирующих импульсов. Приемник, учитывая известную длительность битового интервала, определяет место расположения сигналов для каждого бита и считывает значения бит. Для эффективной работы системы асинхронной передачи на передающем и приемном конце линии должны использоваться стабильные генераторы импульсов. При асинхронном способе передачи не требуется специальный канал синхронизирующих сигналов, но схема синхронизации на приемной стороне усложняется.

В процессе синхронной передачи вместе с информационными сигналами передаются синхронизирующие сигналы, определяющие границы битовых интервалов. На приемном конце при помощи сигналов синхронизации определяются границы битовых интервалов и считываются значения бит. В процессе синхронной передачи, как правило, необходим дополнительный канал для синхронизирующих сигналов, но схема синхронизации упрощается.

Вопросы для самопроверки:

1 Для чего нужен процесс синхронизации.

2 Определите элементы дискретных сигналов: битовый интервал, изменение информационного сигнала, фронт и спад сигнала синхронизации.

3 Почему считывание информационного сигнала надо производить позже начала битового интервала.

4 Что такое асинхронная передача.

5 Что такое синхронная передача.