41. Принцип построения цифровых систем передачи.

Основной тенденцией развития телекоммуникаций во всем мире является цифровизация сетей связи, предусматривающая построение сети на базе цифровых методов передачи и коммутации. Это объясняется следующими существенными преимуществами цифровых методов передачи перед аналоговыми.

• Высокая помехоустойчивость. Позволяет осуществлять регенерацию (восстановление) этих символов при передаче их по линии связи, что резко снижает влияние помех и искажений на качество передачи информации.

• Слабая зависимость качества передачи от длины линии связи. В пределах каждого регенерационного участка искажения передаваемых сигналов оказываются ничтожными.

• Стабильность параметров каналов ЦСП.

• Эффективность использования пропускной способности каналов для передачи дискретных сигналов. При вводе дискретных сигналов непосредственно в групповой тракт ЦСП скорость их передачи может приближаться к скорости передачи группового сигнала. Если, например, при этом будут использоваться временные позиции, соответствующие только одному каналу ТЧ, то скорость передачи будет близка к 64 кбит/с, в то время как в аналоговых системах она обычно не превышает 33,6 кбит/с.

Для передачи непрерывного сообщения с помощью ИКМ необходимо выполнить следующие операции:

1 Дискретизацию сообщений по времени (получение амплитудно-импульсного сигнала).

2 Квантование полученных импульсов (отсчетов, выборок) по амплитуде.

3 Кодирование квантованных по амплитуде импульсов.

Преобразование сигналов при ИКМ показано на рисунке.

Дискретизация непрерывного сообщения λ(t) (см. рисунок, а) производится в соответствии с теоремой Котельникова: сообщение с ограниченной шириной спектра полностью характеризуется своими отсчетами, которые следуют периодически с интервалом дискретизации T0

T0 ≤ 1/2Fв, (1)

где Fв – верхняя частота спектра передаваемого непрерывного сообщения.

Частота следования отсчетов должна быть в два раза больше верхней частоты спектра передаваемого непрерывного сообщения. Вертикальные линии на рисунке соответствуют моментам отсчета сообщения λ(t). Отсчеты сообщения выделены точками. Вместо непрерывного сообщения λ(t), согласно теореме Котельникова, можно передавать импульсы, амплитуда которых равна мгновенным значениям сообщений, как это показано на рисунке, а.

Квантование по амплитуде заключается в следующем. Возможный диапазон изменения передаваемого непрерывного сообщения по величине от λмин до λмакс (см. рисунок, а) разбивается на ряд уровней квантования λкв i с шагом ∆λ. Уровни пронумерованы целыми числами 0, 1, 2, ... 7 (для примера взято 8 уровней). Отсчет непрерывного сообщения в дискретный момент заменяется значением ближайшего уровня квантования. Если значение отсчета входного сигнала λ(ti) удовлетворяет условию λкв i - ∆λ/2 ≤ λ(ti) ≤ λкв i + ∆λ/2, то отсчету присваивается значение i-ro уровня квантования λкв i. Последовательность импульсов с квантованными амплитудами (см. рисунок, б) определяет сообщение λ(t) с точностью до погрешности квантования

Кодирование представляет собой преобразование уровней квантования в двоичный код. Передаваемые номера уровней квантования 5, 7, 2, 1, 6 представляются в виде 1 и 0 соответственно следующими кодовыми словами 101, 111, 010, 001, 110. Зависимость между количеством разрядов n (количеством двоичных импульсов) кодовых комбинаций и количеством возможных уровней квантования L определяется соотношением L = 2n.

Поскольку между числом уровней квантования L, шагом квантования ∆λ и динамическим диапазоном DС = λмакс – λмин согласно рисунку 2, а существует зависимость λмакс – λмин = (L - 1) ∆λ,то средняя относительная погрешность квантования

так как εкв макс = ∆λ/2.

Следовательно, для уменьшения средней относительной погрешности квантования необходимо увеличивать число уровней квантования, т. е. увеличивать число разрядов в кодовых комбинациях двоичного кода.

На основании вышеизложенного простейшая структурная схема цифровой системы передачи с ИКМ приведена на рисунке 1.

На передающей стороне основными операциями являются дискретизация по выборкам и кодирование (последняя операция, как правило, включает в себя квантование по уровню). В линию связи включаются промежуточные регенераторы. Расстояния, через которые они включаются, зависят от типа применяемого кабеля.

Рисунок Структурная схема цифровой системы передачи

На приемной стороне осуществляется регенерация искаженного сигнала станционным регенератором, декодирование и демодуляция (интерполяционная обработка) результирующей последовательности квантованных выборок.

42. Стандарты плезиохронной иерархии.

Плезиохронной цифровой иерархии (PDH) –это варианты временного группообразования, когда на каждой следующей ступени объединяются цифровые потоки от четырех систем предшествующей ступени. В США, Канаде и Японии используется другой вариант построения цифровой иерархии (так называемый североа­мериканский), при котором число объединяемых трактов на разных ступенях различно. Оба варианта цифровой иерархии называются плезиохронными, по­скольку предполагается, что объединяемые цифровые потоки имеют одинако­вые номинальные тактовые частоты, В рамках плезиохронного объединения различают варианты с одно- и двухсторонним согласованием скоростей.

Основу ЦСП составляет оборудование мультиплексирования. Последовательность цифровых трактов по мере нарастания их пропускной способности носит название иерархии цифровых трактов.

Цифровые групповые сигналы более высокого уровня иерархии (агрегатные) образуются из сигналов предыдущего уровня иерархии (компонентные). Так называемая пошаговая мультиплексирование. Образование агрегатных сигналов из компонентных производится путем временного объединения: длительности тактовых интервалов для передачи битов каждого компо­нентного сигнала уменьшаются, и в каждом тактовом интервале, который ранее использовался для передачи одного бита компонентного сигнала, размещается по одному биту каждого из компонентных сигналов. Полученный при этом сигнал является агрегатным, собранным из компонентных. Аппаратура, в которой осуществляется образование агрегатного сигнала из компонентных - мультиплек­сирования/демультиплексирования.

Уровень иерархии	Скорость передачи, Мбит/с	Количество ОЦК	Длина цикла, бит	Продолжитель­ность цикла, мкс
1	2,048	30	256	125,0000
2	8,448	120	848	100,3788
3	34,368	480	1536	44,6927
4	139,264	1920	2928	21,0248

Групповой цифровой поток разбивается на циклы, в начале которых вводится сигнал синхронизации. Цикловая синхронизация необходима для точного распределения первичных цифровых потоков на приеме. Сверхцикловая синхронизация обеспечивает на приеме правильное распределение сигналов управления и взаимодействия (СУВ) по соответствующим телефонным каналам. СУВ представляют собой набор сигналов, управляющих работой АТС (набор номера, ответ, отбой, разъединение и пр.)

Отечественными аналогами PDH

является аппаратура ИКМ 30, ИМК 120.

На рисунках их структуры кадров

Цифровая сеть связи на оборудовании PDH строится методом создания отдельных ли­ний связи, имеющих топологию "цепь" . На оконечных станциях устанавливается комплекс оборудования, обеспечивающего терминальный режим работы - линейное оборудо­вание, четверичные, третичные, вторичные и, при необходимости, первичные мультиплексоры. Промежуточные станции, в зависимости от назначения, делятся на регенерационные станции и станции выделения. Регенерационные станции содержат комплекс оборудования, обеспечи­вающего восстановление линейного сигнала. Станции выделения содержат как линейное обо­рудование, так и оборудование мультиплексирования, позволяющее организовать выделение некоторого количества компонентных сигналов.

Более сложными вариантами данной схемы являются топологии типа "звезда" или "решетчатая" сеть