- •Связь Российской Федерации
- •Федеральная связь
- •Ведомственные технологические сети связи
- •Федеральная почтовая связь
- •Федеральная электросвязь
- •Взаимоувязанная сеть связи России
- •Выделенные сети связи
- •Обязательная сск
- •Добровольная сск
- •Требования
- •При лицензировании,
- •При сертификации
- •Конкуренция
- •Требования заказчика
- •Получение Госзаказа
- •Льготы на кредиты
- •Повышение цены
- •Нумерация на местных сетях электросвязи
- •Протокол - это документ, определяющий правила и процедуры взаимодействия одноименных уровней (эталонной модели вос эм) систем, работающих друг с другом.
- •Функциональная схема 7-уровневой эталонной модели вос
- •Структура систем телекоммуникаций.
- •Основные характеристики телекоммуникационных сетей.
- •Передающая среда:
- •Коммутационный узел
- •Электрические параметры аналоговых телефонных сетей:
- •17,0ДБ (на частоте 800,0Гц)
- •Авс ав ххххх – максимальная монтированная емкость
- •Составитель лекций оптсс - к.Т.Н., Ухловская Людмила Георгиевна г. Москва, мтуси, ноябрь 2011 г.
- •На коротких расстояниях (например, в пределах одной станции) тактовая частота распространяется отдельно (независимо, не в составе) от информационных сигналов.
- •Цифровые сигналы
- •C помощью одного бита можно записать только числа "0" или "1", двух бит - числа от 0 до 3, трех бит - числа от 0 до 7, четырех бит - числа от 0 до 15 и т.Д.
- •Tд 2tд 3tд 4tд 5tд t Батарея
- •Маршрутизация по виртуальным каналам
- •Маршрутизация по фиксированным путям
- •Импульсно-кодовая модуляция аим сигнал, как отмечалось ранее, представляет собой последовательность узких импульсов.
- •0 Данные избыточны для икм
- •Сигнала.
- •Последоват. Код Параллельн. Код ∑ 7 6 5 4 3 2 1 0
- •Преобразуется в непрерывный сигнал с помощью специального устройства
- •V(t) Импульсный переносчик V(ω) Спектр импульсного переносчика
- •Vаим (t) Канальный аим-сигнал V(ω) Спектр канального аим-сигнала
- •На приеме цап - цифро-аналоговый преобразователь.
- •Цифровой поток можно представить в виде суммы регулярной и случайной последовательностей, т.Е. Можно увидеть тактовые импульсы в явном виде.
- •При этом на удаленных базовых станциях спутниковой системы могут устанавливаться пэг, основанные на приеме сигналов "глонасс". Архитектура построения сети тсс:
- •1 0 1 0 1 Порог 1 0 1 0 1
- •Введем дополнительно к восьми информационным битам девятый -
- •Плезиохронная цифровая иерархия - pdh - Plesiochronous Digital Hierarchy
- •Иерархия плезиохронных цифровых систем передачи икм
- •139,264Мбит/с
- •2 Канала, 2 сигнала по 2 слова в каждом сигнале
- •140,0 Мбит/с
- •Обе технологии появились одновременно как стандарты волоконно-оптических сетей (или просто: оптических сетей). Обе сети хорошо совместимы друг с другом
- •270Байтов
- •9 Байтов 261 байт
- •9 Строк
- •90 Байт
- •Информационные данные
- •4 Байта 86 байт
- •1 Байт 260 байт vс-4
- •260 Байт с-4
- •1 Или 1 stm-16 9953,0мбит/с
- •4 7 4 5 6 7 4 Байты
- •9 Мультиплексор на 4 входа
- •Где: ус - устройство сопряжения
- •Резервирование элементов транспортных сетей
- •48 Байт (384 бита)
- •5 Байт
- •- Высокоскоростные - 33 000,0бит/с (в коммутируемой сети). Речевой сигнал
- •48Байт 5байт
- •- Необходимость преобразовывать аналоговый сигнал в цифровую форму (например, с помощью модемов).
- •144,0 Кбит/с 7680,0 кбит/с 135,0мбит/с
- •При доведении цифрового потока до абонентского пункта канал d используется как для сигнализации: "абонент-сеть", так и для передачи данных.
- •7 Уровень Прикладной
- •4 Уровень Транспортный
- •3 Уровень Сетевой
- •1 Уровень Физический
- •-Высокоскоростная передача данных (до 17%)
- •Интеллектуальная сеть – это архитектурная концепция предоставления новых услуг связи, для которой характерны:
- •-Возможность управления некоторыми атрибутами услуг пользователями;
- •-Переадресация вызова;
- •-Учет стоимости услуг исс.
- •-Обеспечение инсталляции программного обеспечения (по) новых услуг
- •-Координация данных в ip, ssp, scp;
- •2. Сокращенный номер (abd).
- •Каждая из услуг исс описывается набором обязательных и
- •Местные исс (все услуги исс, кроме fph, upt)
- •Оконечные устройства
- •Услуга-3
- •Составитель лекций оптсс - к.Т.Н., Ухловская Людмила Георгиевна г. Москва, мтуси, ноябрь 2011г.
- •Сетевые конфигурации и топологии lan
- •Передающая среда:
- •Узел коммутации (ук)
- •Пк лвс Маршрутизатор ip Транспортный шлюз ip атс та
- •Функциональная схема управления вызовами в ip-сети
- •1. Качество передачи речевых сообщений
- •2. Качество обмена сигнализацией
- •3. Качество шлюза
- •4. Качество ip-сети
- •Типы адресов:
- •Если ip-адрес начинается с "1110" (первые 4 бита) в двоичном коде, то
- •Если ip-адрес начинается с "11110" (первые 5 бит) в двоичном коде, то
- •3. Символьный адрес (dns - Dormain Name Sistem - служба доменных имен - dns-имя - идентификатор-имя)
- •Каждый хост в Интернет имеет уникальное полное доменное dns-имя -
- •Функциональная схема взаимодействия серверов dhcr и ldap
- •Классификация ip-сетей По способу связи оконечных устройств между собой ip-сети подразделяются:
- •10,0Мбит/с 100,0мбит/ Ethernet
- •Микрофон
- •Динамик
- •Кабельный модем станции ктв
- •Модулятор
- •Пк пользо-вателя
- •Технология VoIp (передача речевого сигнала по ip-протоколу)
- •Составитель лекций оптсс - к.Т.Н., Ухловская Людмила Георгиевна г. Москва, мтуси, апрель 2011 г.
- •Принцип организации сетей сотовой связи (ссс)
- •- Зоны действия системы сотовой связи разбиваются на соты (ячейки).
- •Стандарты аналоговых сетей сотовой связи поколения 1g (1 Generation)
- •Основные характеристики технологии n-amps (amps-900) - усовершенствованной системы мобильного телефона ссс
- •30Бит 11бит 7бит 36бит - пользовательские данные
- •Цифровые системы сетей сотовой связи поколения 2g: d-amps
- •Сетевая подсистема
- •Размер ячейки gsm может изменяться от нескольких сотен метров до 35,0км в зависимости от окружения (открытого пространства, зданий, гор и т.Д.).
- •Всего каналов в системе:
- •Функционирование системы сотовой связи gsm поколения 2g
- •Общая скорость по всем 8 временным интервалам:
- •3 57Бит полезная нагрузка 1 26 бит настройки 57бит полезная нагрузка 1 3 8,25
- •Канальный уровень
- •Канальный уровень
- •LapDm - протокол доступа к d-каналу
- •Физический уровень 64,0кбит/с
- •Физический уровень радиосвязь
- •Физический уровень 64,0кбит/с /64,0кбит/с
- •Физический уровень радиосв./16,0кбит/с
- •Изменения в регистре vlr, при которых все службы остаются доступными мобильной станции - ms, называется роумингом (roaming).
- •Задержки в сетях gprs, установленные стандартом etsi, 1998г.
- •Msrn - номер роуминга ms.
- •Преимущества технологии cdma
- •Перспективы технологии множественного доступа с кодовым разделением (каналов) - cdma:
- •Cdma в России
- •Качество связи
- •Результирующий широкополосный сигнал
- •Пилотный канал Pilot Channel Каналы доступа Access Channel
- •Передатчик ms
- •Основные характеристики стандарта cdma (is-95) и технические параметры
- •Характеристики систем cdma поколения 3g
- •Краткие характеристики стандартов поколений 3g - 5g
- •3G включает в себя 5 стандартов семейства imt-2000:
- •Системы сетей сотовой связи поколений 3g - 5g: edge/gprs, umts/w-cdma, umts/utra,
- •- Несущие частоты исходящих каналов используют диапазон 2110,0Гц - 2170,0Гц;
- •IPv6 – iPng - ''ip next generation'' - следующее поколение ip - универсальный интерфейс сетей сотовой связи 4g
- •IPv6 – iPng - ''ip next generation'' - следующее поколение ip - универсальный интерфейс сетей сотовой связи 4g (предположительно и 5g).
- •IPv6 решает эти многие вопросы:
- •IPad – это еще не мобильный телефон, но уже и не ноутбук (планшетник современного дизайна).
- •450МГц 900мГц 900мГц 1800мГц 1800мГц 1900мГц /1900мГц Все диапазоны Аналоговые сети Цифровые сети Цифровые сети Цифровые сети Цифровые сети
- •450МГц 900мГц 800мГц 900мГц 1800мГц Все диапазоны
- •Составитель лекций оптсс - к.Т.Н., Ухловская Людмила Георгиевна г. Москва, мтуси, ноябрь 2011г.
- •Карточки для компьютеров, поддерживающие передачу данных
- •Voice over Wi-Fi, или Voice over ip - VoIp - (передача речи через Интернет-протокол)
- •Чтобы не путать наименования WiMax и Wi-Fi (разработчиков и самого стандарта) для стандартов серии ieee 802.16 были придуманы специальные, запоминающиеся названия:
- •Спутниковая связь Спутниковые навигационные системы
- •Глобальная навигационная система связи России - глонасс
- •- Уровень cas-2 будет доступен только ограниченному кругу потребителей. Предполагается, что система обеспечит определение места с точностью 3,0 - 4,0м.
- •35 786Км (над уровнем моря)
- •4. Пример размещения навигационной спутниковой системы на средней околоземной орбите (мео)
- •Принтер
- •Центральный блок управления
- •Принтер
- •Центральный
- •Блок управления
- •И обработки
- •Сигналов
- •Бс (bts) - базовая станция (базовая трансиверная станция) в сети сотовой связи.
- •Виртуальный канал -вк - это понятие логическое, поэтому виртуальный канал иногда называют логическим каналом - лк (не физический канал), создаваемым только на время передачи цифровых данных.
- •Вокодеры кодируют только речевую информацию и не могут применяться на телефонной сети общего пользования (ТфОп).
- •Звено (Link) - ранг, соединение, связь (коммуникационный путь) между двумя смежными элементами сети.
- •Зуммерный сигнал - сигнал "ответ станции", "контроль посылки вызова", поступающие в аппарат вызывающего абонента (4,0-6,0в, 425,0Гц).
- •Идентификация - (от "identificare" лат.) - отождествление.
- •Индукторный сигнал - сигнал, поступающий в телефонный аппарат вызываемого абонента (110,0в; 25,0Гц) для работы звонка.
- •Код "def" - код страны, идентифицирует международную нумерацию.
- •Околоземные орбиты:
- •(23 Часа, 56 минут, 4,091сек).
- •Службы связи (в т.Ч. И информационные) - комплекс средств электросвязи и программно-аппаратных средств, обеспечивающий предоставление услуг связи.
- •Тайм-слот, или: слот - временнóй интервал. Тачфон - мобильная станция с сенсорным дисплеем.
- •"A" (латиница)
- •Handover - переключение - название получило переключение используемого канала в процессе установления соединения и обмена сообщениями в сетях сотовой связи.
- •Hard - "железо" в локальных компьютерных сетях, пк и т.Д. (аппаратные средства).
- •На самом деле:
- •Hot spots - оживленные места (хот-спот), многолюдные места (центры городов, торговли, бизнеса, культуры, спорта и т.Д.).
- •Http - Hyper Text Transfer Protocol - протокол передачи гипертекстовых файлов (текстовых, графических), используется Web-браузерами и Web-серверами.
- •Imei - International Mobile Equipment Identity - международный идентификатор мобильного устройства (мобильной станции).
- •Keyglove - "перчатка", совмещающая функции клавиатуры и мыши. В девайс встроено 34 сенсора – прикосновение к ним в 60-ти различных комбинациях аналогично нажатию 60-ти различных клавиш.
- •Mimo - Multiple Input Multiple Output - мультиплексор множественного ввода/вывода, с помощью которого можно добиться скорости передачи данных 3,5гбит/с.
- •Rach - Random Access Channel - канал случайного (произвольного) доступа. Rand - Random number - случайное число.
- •Soft - программное обеспечение (программа).
- •Tmsi - Temporary Mobile Subscriber Identity - временная идентификация (идентификатор) мобильного абонента (подписчика).
- •Transmission - передача (в сетях электросвязи - передача данных, управляющих сигналов).
- •Зоны Wi-Fi имеют масштабы покрытия с радиусом до 50,0км, большие, чем у традиционных российских беспроводных сотовых сетей.
- •16 Марта 1787 год. Родился немецкий физик Георг Симон Ом.
- •1971-1975 Годы. Создание электронной почты.
- •6 Марта 1983 год. Выпущен первый в мире коммерческий портативный сотовый телефон.
- •15 Марта 1985 год. Зарегистрирован первый интернет-домен в зоне com.
- •7 Апреля 1994 год. Официальный день рождения российского Интернет.
- •2011 Год. Ученые Омска создали новый стандарт связи (03.02.2011г.)
- •05 Октября 2011год. Apple презентовала iPhone 4s.
- •Составитель лекций оптсс - к.Т.Н., Ухловская Людмила Георгиевна г. Москва, мтуси, ноябрь 2011год.
Авс ав ххххх – максимальная монтированная емкость
телефонных сетей, находящихся в одной зоне "АВС" – 10,0 млн. номеров.
Пример:
-Вызывающий абонент "А" 126-74-50 снимает телефонную трубку со своего телефонного аппарата, получает зуммер "ответ станции" (4,0-6,0В, 450,0Гц) из приборов декадно-шаговой АТС (АТСДШ) и набирает номер вызываемого абонента "В" местной (внутризоновой) сети 126-74-59. При этом, щетки шагового искателя (предискатель - ПИ) находят свободный декадно-шаговый прибор IГИ (1-й групповой искатель), который принимает импульсы набора первой цифры номера телефона вызываемого абонента "В" - "1", поднимает свои щетки на первую декаду. Щетки, скользя по ламелям в свободном вращении, отыскивают свободный выход к следующей - 2-й - ступени группового искания (в нашем случае миллионное направление, или УИС – узел исходящего сообщения первой миллионной зоны), устанавливают соединение к декадно-шаговому прибору ДГИ. ДГИ принимает вторую цифру номера телефона вызываемого абонента - "2" и, аналогично IГИ, устанавливает соединение ко IIГИ (УВС – узел входящего сообщения - стотысячное направление, или стотысячный узловой район).
Прибор IIГИ принимает 3-ю цифру номера (десятки тысяч) телефона вызываемого абонента – "6" (набираемого номера телефона абонента "В"), устанавливает соединение к прибору IIIГИ АТСДШ "126".
Прибор lllГИ принимает 4-ю (тысячный знак) цифру номера телефона вызываемого абонента - "7" и устанавливает соединение к прибору IVГИ АТСДШ "126".
Прибор IVГИ принимает 5-ю (сотенный знак) цифру номера телефона вызываемого абонента - "4" и устанавливает соединение к прибору ЛИ АТСДШ "126".
Прибор ЛИ отличается от всех предыдущих декадно-шаговых искателей ступеней группового искания (ГИ) тем, что он устанавливает соединение непосредственно к вызываемому абоненту "В" и для этого использует не одну, как ступени ГИ, а две (последние) цифры номера телефона вызываемого абонента (десятков и единиц).
Прибор ЛИ, принимая цифру десятков номера вызываемого абонента - "5", устанавливает (поднимает) свои щетки на декаду (5-ую), соответствующую цифре десятков набираемого номера телефона. Принимая цифру единиц номера телефона вызываемого абонента, прибор ЛИ вращает свои щетки по ламелям выбранной декады, устанавливая их в положение, соответствующее цифре единиц номера - "9".
Таким образом, установилось соединение от вызывающего абонента "А":
126-74-50 к вызываемому абоненту "В": 126-74-59.
Из декадно-шагового прибора ЛИ в телефонный аппарат вызываемого абонента (абонента "В") передается индукторный сигнал посылки вызова (ПВ):
25,0Гц; 90,0-110,0В, длительностью 1с, с интервалом 4с.
В сторону телефонного аппарата вызывающего абонента "А" (126-74-50) из ЛИ передается зуммерный сигнал "контроль посылки вызова" (КПВ): 450,0Гц, 4-6В с той же периодичностью, что и сигнал ПВ.
В АТСДШ используется принцип непосредственного управления установлением соединения: соединение в коммутационной системе устанавливается постепенно, по мере поступления каждой цифры набираемого абонентом номера от одного участка коммутации к другому.
При непосредственном управлении установлением соединения управляющие элементы объединяются с коммутационной системой.
Эта особенность КС очень полезна при внедрении коммутационных станций (АТСДШ) разной емкости или при расширении (уменьшении) емкости станции.
Коммутационная система с непосредственным (прямым) способом управления имеет ряд существенных недостатков:
-большая вероятность блокировки вызова в связи с незначительным (не более 10) числом выходов из предыдущей ступени искания, доступных данному конкретному входу следующей ступени искания (прибора);
-отсутствие возможности организовать обходные пути при установлении исходящих соединений;
-отсутствие возможности использовать способы сигнализации, которые отличаются от передачи импульсов набора номера декадно-шаговым способом (линейная сигнализация), осуществляемая по разговорным проводам "а" и "в";
-отсутствие возможности трансляции всего номера или его части.
Указанные выше недостатки устранены в другом типе электромеханических коммутационных систем – координатном.
В координатных системах используется централизованное (общее) управление при выборе соединительных путей.
При установлении соединения управляющее устройство коммутационной системы сначала принимает весь номер вызываемого абонента, и только после этого начинается его обработка.
Главнейшим преимуществом коммутационных систем с централизованным (общим) управлением является разделение функции коммутации и функции управления, которые реализованы в отдельных устройствах.
В конструкции координатного многократного соединителя (МКС) используется пересечение горизонтальных и вертикальных шин с точками коммутации (контактами),
которые осуществляют коммутацию (установление соединения).
Все современные коммутационные системы используют принцип
централизованного управления, независимо от типа коммутационного оборудования (электромеханического или электронного).
.
.
.
Функциональная схема АТС координатной системы (АТСК):
"А" АИ "В" "А" IГИ "В" "0"
к УСС-0
АК
ИШК
МРИ
20 РИ
5
МАВ МГИ
IГИ
АР
ВШК
200 40 400 120
от др. АТС и УВС
к др. АИ-АВ 80
ВШКМ
МСD
МГИ IIIГИ
где:
-МКС – многократный координатный соединитель
-АК – абонентский комплект
-АИ-АВ - ступень абонентского искания (блок АИ-АВ - сотенная абонентская группа) 100х60х40 содержит:
-100 – количество АК, включаемых в поле МКС зв. А, ступени искания АИ-АВ
-60 - количество промежуточных линий (ПЛ) между звеньями А и В
-40 – количество выходов из каждой ступени искания АИ-АВ (звено В), в которые включаются соответственно 20 исходящих шнуровых комплектов (ИШК) и 20 промежуточных линий между ступенями искания АИ-СD (звено С), АИ-АВ (звено В)
-МАВ – маркер абонентской ступени искания АИ-АВ, не принимает и не передает информацию в другие управляющие системы (приборы) многочастотным способом (кодом 2 из 6).
Для тысячной абонентской группы (1000 номеров телефонов) необходимо установить:
-10 стативов АК (1 статив – 100 номеров),
-10 стативов АИ-АВ (1 статив – 100 абонентских номеров),
- 5 стативов ИШК (1 статив – 40 исходящих шнуровых комплектов),
- 4 статива АИ-СD (1 статив – 30 входящих шнуровых комплектов - ВШК и с.л.),
- 5 стативов ВШК (1 статив – 48 входящих шнуровых комплектов, в т.ч. 8 ВШК-М – для обслуживания соединений со стороны АМТС.)
-АИ-СD – ступень абонентского искания (блок АИ-СD), предназначена для коммутации (установления) соединения в ступень АИ-АВ
-Ступень абонентского искания АИ-СD (блок АИ-СD) 30х40х200 содержит:
-30 – число входов в каждую ступень искания АИ-СD (звено D), в которую включаются входящие шнуровые комплекты (ВШК, ВШКМ),
-40 – количество промежуточных линий между звеном "D" и звеном "С" ступени искания АИ-СD,
-200 – количество промежуточных линий (п.л.) между звеном "С" и звеном "В".
Для 1000-ой абонентской группы – 10 сотенных направлений, по 20 п.л. в каждом.
-МСD – маркер ступени АИ-СD
-ИШК – исходящий шнуровой комплект обслуживает исходящие соединения
-РИ – регистровое искание, однозвенная схема 20х5 (20 ИШК обслуживают 5 АР)
-МРИ – маркер ступени регистрового искания
-АР – абонентский регистр
-ГИ – ступень группового искания
-МГИ – маркер ступени группового искания
-ВШК – входящий шнуровой комплект - обслуживает местные (городские, внутризоновые) каналы связи
-ВШКМ - входящий шнуровой комплект - обслуживает междугородные каналы связи
Примеры установления соединений
Пример№1 - установление соединения (только для г. Москва!)
Абонент "А" (вызывающий абонент) 978-65-43, который имеет код зоны "АВС" - "499" набирает сначала префикс "8", затем три цифры кода зоны "АВС", а именно: "495", затем 7-значный номер телефона абонента "В" (вызываемого абонента) - 971-05-64, находящийся в другой зоне нумерации "495" 971-05- 64 = 10 знаков.
Всего: "+" (префикс, не входящий в нумерацию), "АВС" "abx1-x2 x3 -x4 x5 " всего: 10 знаков.
При снятии телефонной трубки с телефонного аппарата абонента "А", в АТСК "срабатывает" линейное реле в АК, которое своими контактами подключает МАВ.
В свою очередь, МАВ определяет цифры десятков и единиц номера телефона вызывающего абонента - абонента "А" (для маркера это – номер входа), находит свободную линию к ИШК, проключает промежуточную линию между звеньями "А" и "В" ступени АИ-АВ, устанавливая соединение от АК к ИШК.
При подключении ИШК к АК, в АК срабатывает разделительное реле и своими контактами отключает маркер - МАВ, который освобождаясь, готов к обслуживанию следующего вызова. Каждый ИШК закреплен за конкретным входом IГИ. ИШК подключает, МРИ, который определяет номер ИШК (номер входа ступени РИ), находит свободный, доступный данному ИШК, АР, проключает промежуточную линию ступени РИ, тем самым, осуществляя соединение ИШК с АР, после чего МРИ освобождается, и готов к обслуживанию следующего вызова.
Из АР в АК, закрепленный в АТСК за абонентом "А", передается зуммер "ответ станции". Услышав сигнал "ответ станции", абонент "А" набирает номер телефона вызываемого абонента "В" (в примере: 971-05-64) с учетом нахождения этой АТСК
в другой зоне нумерации, а именно: "495".
АР принимает номер телефона вызываемого абонента "В". Затем многочастотным способом (кодом 2 из 6), по запросам маркеров, соответствующих станций и узлов коммутации (ступеней группового искания), направляет информацию о цифрах: префиксе и 10-ти цифрах номера телефона вызываемого абонента "В".
Префикс "8" определяет связь к системам коммутации АМТС через ступени группового искания IГИ в исходящей АТСК "978" (цифра "8" -префикс), далее коммутационные системы ГИ - в АМТС (цифры "495" - код зоны и "97" - стотысячный узловой район), далее в коммутационные системы IIГИ УВСМ ("1" - цифра десятков тысяч номера телефона вызываемого абонента "В").
Четыре последние цифры (тысячный, сотенный знаки номера телефона вызываемого абонента "В", а также цифра десятков и цифра единиц) передаются во входящую АТСК "971" из систем АМТС в приборы: МГИ ступени IIIГИ (цифра тысяч), МСД ступени AИ-CD (цифры сотен, десятков и единиц).
В приведенном примере: после фиксирования номера телефона абонента "В", набранного абонентом "А", к регистру АР подключается МГИ IГИ, который определяет вход (номер ИШК), и направляет в АР запрос - частотным сигналом 01 ("передай первую цифру частотным способом").
Приняв запрос, АР выдает многочастотным способом (код 2 из 6) первую цифру, полученную из телефонного аппарата вызывающего абонента (f1,f7 - цифра "8" - префикс).
Примечание:
Для обеспечения коммутации МГИ IГИ может принимать из АР 1, 2 или 3 цифры зафиксированного абонентским регистром номера телефона вызываемого абонента "В":
-при связи с АМТС или узлом спецслужб (УСС) МГИ IГИ устанавливает соединение по одной цифре: в настоящее время в России соответственно "8" или "0";
-при связи с узлами исходящего (входящего) соединения МГИ IГИ устанавливает соединение по одной или двум цифрам;
-при внутристанционном соединении АТСК (или соединении внутри стотысячного узлового района) МГИ IГИ (исключение - связь в Москве!) коммутирует соединение по первым трем цифрам внутризонового 7-значного номера абонента "В".
В связи с организацией в Москве двух зон нумерации "АВС": "495" и "499", внедрены новые схемы коммутации соединений:
в коммутационных системах АТСК все внутризоновые соединения осуществляются через узлы исходящего и входящего соединения (УИС, УВС), а при переходе из одной зоны нумерации в другую зону нумерации соединения осуществляются через коммутационные системы АТС, АМТС или УК - узлов коммутации.
Внутристанционные соединения в АТСК ТфОП в городе Москва исключены.
Пример№1 - продолжение (краткий итог):
Связь осуществляется в Москве от АТСК "978", находящейся в зоне нумерации "499" к АТСК, индекс которой "971", а зона нумерации: "495". Следовательно, МГИ IГИ принимает не три первые цифры набранного абонентом "А" 7- ми значного номера телефона (как это организовано во всех других регионах России), а 10-значного номера телефона вызываемого абонента "В", перед которым набирается дополнительно к нумерации префикс (в РФ - "8").
Сначала передается из абонентского регистра АР в маркер IГИ префикс "8", который не входит в нумерацию сети. IГИ коммутирует соединение к АМТС.
Далее в АМТС передаются три цифры кода зоны "АВС" - в конкретном примере: один из двух кодов зон нумерации, организованных в Москве (АТСК - 971 в зоне нумерации "495"). Коммутационные системы АМТС по этим цифрам определяют направление к ТфОП МГТС.
Далее в АМТС передаются две цифры стотысячного узлового района "97", определяющие номер УВС (М) - узла входящего сообщения междугородного (коммутационная система - IIГИ) МГТС "97"-го узлового стотысячного района, в который включаются 10 АТСК, каждая емкостью 10 000 номеров телефонов.
Далее передается в УВС(М) одна цифра (десятки тысяч), определяющая номер одной из 10 АТСК в "97" стотысячном узловом районе - в нашем примере: АТСК "971"
Затем передаются последние 4 цифры внутризонового номера телефона вызываемого абонента в КС АТСК "971" (IIIГИ - цифра тысяч, AИ-CD - цифры сотен, десятков и единиц номера телефона вызываемого абонента "В" 05-64).
Таблица соответствия частотных кодов цифрам и служебным запросам:
комбинация частот цифра служебный сигнал
(из регистра в маркер) (из маркера в регистр или из регистра в маркер)
01 1 передать первую цифру частотным способом
02 2 передать следующую цифру частотным способом
12 3 передать предыдущую цифру частотным способом
04 4 окончание установления соединения
14 5 разъединение устанавливаемого соединения
24 6 повторить сигнал, переданный из регистра, если
в маркере он принят с искажением
07 7 отсутствие свободных, доступных данному входу,
линий, приборов
17 8 передать первую цифру, а затем остальные
цифры батарейным способом
27 9 передать следующие цифры батарейным способом
47 0 повторить предыдущую цифру, а затем остальные цифры
батарейным способом (сигнал из маркера в регистр)
f1f11 нет подтверждение регистром принятого из маркера сигнала
211 нет повторить сигнал в регистр, если в регистре
служебный сигнал из маркера принят с искажением
f0=700,0Гц, f1=900,0Гц, f2=1100,Гц, f4 =1300,0Гц, f7 =1500,0Гц, f11=1700,0Гц
Пример№2 - установления внутристанционного соединения для всех регионов России (кроме Москвы!):
Вызывающий абонент "А" 178-65-43, вызываемый абонент "В" - 178-65-44.
АР принял первую цифру ("1"), которая не является достаточной для установления соединения к следующей ступени искания, т.к. индекс АТСК, в направлении к которой устанавливается соединение, может быть не только "178", но и "175", "156" и т.д.
МГИ IГИ фиксирует первую цифру и направляет в АР следующий запрос: "передай следующую цифру частотным способом" (таблица соответствия).
АР, получив следующий запрос, передает в МГИ IГИ следующую, вторую, цифру номера телефона абонента "В" ("7").
МГИ IГИ, приняв вторую цифру, фиксирует ее и анализирует ситуацию: достаточна ли информация о принятом номере для однозначного принятия решения по выбору конкретного направления и установления соединения.
Поскольку с цифр "17" начинается индекс у десяти РАТС стотысячного узлового района, для МГИ IГИ данных для принятия решения недостаточно, и МГИ IГИ направляет в АР следующий запрос: "передай следующую цифру частотным способом" (таблица соответствия).
АР, получив запрос, передает в МГИ IГИ следующую, третью (знак десятков тысяч), цифру номера телефона абонента "В" – "8" (таблица соответствия).
МГИ IГИ, приняв третью цифру, фиксирует ее. Информация о первых трех цифрах номера телефона достаточна для МГИ IГИ, который осуществляет выбор конкретного, направления - к АТСК "178".
В этом примере первые три цифры набираемого номера телефона абонента "В" - "178", т.е. аналогичны первым трем цифрам номера телефона абонента "А" - "178".
В этом примере соединение устанавливается внутри одной и той же АТС.
В этом случае МГИ IГИ, используя три первые цифры набираемого номера телефона к абоненту "В", устанавливает внутристанционное соединение от выхода прибора ИШК, зв. "А" IГИ, вход ступени IГИ, промежуточная линия между звеньями "А" и "В", далее зв. "В", выход ступени IГИ, вход следующей ступени искания IIIГИ на этой же АТСК (в примере: АТСК "178"), минуя коммутационные системы ДГИ (УИС), IIГИ (УВС) и коммутационные системы АМТС (соединение осуществляется внутри одной и той же зоны нумерации).
После установления соединения через свою ступень искания, МГИ IГИ освобождается и готов к обслуживанию следующих вызовов.
После занятия МГИ IIIГИ и определения им номера входа, который закреплен за конкретным выходом предыдущей ступени искания (IГИ) МГИ IIIГИ направляет в АР запрос: "передай следующую цифру частотным способом" (таблиц соответствия).
АР, получив запрос, передает в МГИ IIIГИ следующую, четвертую (тысячный знак) цифру номера телефона абонента "В" – "6" (таблица соответствия).
МГИ IIIГИ, приняв цифру тысяч ("6"), фиксирует ее и устанавливает соединение к шестой тысячной группе ступени абонентского искания (через звено "А" - вход IIIГИ, промежуточная линия – звено "В" – выход из ступени IIIГИ).
Таким образом, АК вызывающего абонента (178-65-43) через ИШК, ступень IГИ, ступень IIIГИ подключен к входу ВШК требуемой 6-ой тысячной абонентской группы. Установив соединение через свою ступень, МГИ IIIГИ освобождается и готов к обслуживанию следующих вызовов.
Конкретный ВШК соответствует конкретному входу звена "D" ступени абонентского искания АИ-СD.
После занятия ВШК подключает к себе МСD ступени абонентского искания АИ-СD, из которого в АР направляется запрос: "передай следующую цифру частотным способом" (см. таблицу соответствия).
АР, получив запрос, передает в МСD цифру сотен номера телефона вызываемого абонента "В" – "5" (таблица соответствия).
Цифра сотен фиксируется в маркере, после чего МСD направляет в АР следующий запрос: "передай следующую цифру частотным способом".
АР, получив запрос, передает в МСD цифру десятков номера телефона вызываемого абонента "В" – "4" (таблица соответствия).
Цифра десятков фиксируется в маркере, после чего МСD направляет в АР следующий запрос, получив который, АР выдает маркеру последнюю цифру – цифру единиц – "4" (таблица соответствия).
МСD, после фиксации последних трех цифр номера телефона вызываемого абонента, подключает к себе МАВ ступени абонентского искания АИ-АВ конкретной сотенной группы и передает ему данные о цифрах десятков и единиц номера телефона вызываемого абонента (в примере соответственно "4" и "4").
МАВ, получив информацию о цифрах десятков и единиц номера телефона абонента "В", проключает свои звенья "А" и "В" и устанавливает соединение к конкретному АК, соответствующему номеру телефона вызываемого абонента "В" (178-65-44).
МСD осуществляет пробу подключенного к нему АК на занятость.
.
.
.
АК может быть в следующих 2-х состояниях:
-абонент свободен - в этом случае МСD выдает в регистр сигнал "об окончании установления соединения", получает из регистра сигнал "подтверждение принятого из маркера сигнала" (см. таблицу соответствия), получив который, МСD устанавливает соединение через звено D, освобождается сам и освобождает МАВ для обслуживания следующих вызовов.
-абонент занят - в этом случае МСD выдает в регистр сигнал "разъединение устанавливаемого соединения" (см. таблицу соответствия), принимает из регистра сигнал "подтверждение принятого из маркера сигнала", получив который MCD не устанавливает соединение к АК, освобождается сам и освобождает МАВ для обслуживания следующих вызовов.
В
коммутационных системах с централизованным
управлением (аналоговые телефонные
сети), использующих многочастотный
способ передачи информации, при
установлении соединения применяется
так называемый "метод
челнока".
Всегда
на свой запрос (или служебный сигнал)
управляющее системой коммутации
устройство (маркер), должен получить
"ответ" из регистра: цифру - в виде
комбинации из 2-х частот или служебный
сигнал - в виде комбинации из 2-х частот.
АР, выдав свой последний сигнал в маркер ("сигнал подтверждения..."), освобождается для обслуживания следующих вызовов.
Из ВШК в сторону телефонного аппарата вызываемого абонента поступает сигнал посылки вызова (90,0-110,0В, 25,0Гц) периодичностью: 1с – сигнал, 4с – пауза.
В сторону телефонного аппарата вызывающего абонента идет сигнал контроля посылки вызова (4,0-6,0В, 425,0-450,0Гц) с такой же периодичностью.
В примере №2 - установление внутристанционного (АТСК) соединения для всех регионов России, кроме Москвы - в разговорном тракте участвуют следующие системы и приборы:
АК вызывающего абонента "А", ступень абонентского искания АИ-АВ (свободно выбранный соединительный путь через МКС - звено "А" и звено "В"), ИШК, ступень группового искания IГИ (свободно выбранный соединительный путь через МКС звено "А" и звено "В"), ступень группового искания IIIГИ (свободно выбранный соединительный путь через МКС - зв. "А" и зв. "В"), ВШК, ступени абонентского искания АИ-СD, АИ-АВ (свободно выбранные соединительные пути через МКС зв. "А", зв. "В", зв. "С", зв. "D"), АК вызываемого абонента "В".
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Абонентский доступ в аналоговых телефонных сетях
Под сетью абонентского доступа (Access Network) понимается часть телекоммуникационной сети на участке от АТС до абонентского устройства (терминала, пункта, телефона).
В настоящее время абонентский доступ базируется в основном на медножильных кабелях, соединяющих абонентские устройства с АТС. Например, в США на сети абонентского доступа используется около ста миллионов медножильных абонентских линий.
Оптимальным, но достаточно дорогим решением для сельской местности, где нет кабельной абонентской сети, является абонентский доступ по радиоканалу.
Основной точкой, в которой организуется абонентский доступ к станционным сооружениям, является кросс – главный распределительный щит, который находится в здании АТС. Из кросса осуществляется распределение кабеля стандартными пучками от 40 до 600, 1200 медножильных пар по магистральным распределительным шкафам (МРШ), а затем по абонентским распределительным коробкам (АРК) до помещений, где установлены абонентские устройства (терминалы, в т.ч. и телефонные аппараты).
Функциональная схема аналогового абонентского доступа ТфОП
АРК МРШ кросс АТС
Помещение
с абонент-скими устрой-ствами
300,0м 1,0-2,0км 3,5км
абонентские линии (а.л.) здание АТС
Главный распределительный щит (кросс АТС) |
Магистральный распределительный шкаф (МРШ) |
Абонентская распределительная коробка (АРК) |
Помещение, в котором установлено абонентское устройство |
|||
Емкость стандартного пучка |
Стандартное расстояние от МРШ до кросса АТС |
Емкость стандарт-ного пучка |
Стандартное расстояние от АРК до МРШ |
Емкость стандартнот абон. пучка |
Стандартное расстояние от абонентского устройства до АРК |
Стандартное количество медных пар |
400 - 600 |
~3,5км |
40 – 60 медных пар в пучке |
1,0 – 2,0км |
Индивиду альная пара |
300,0м |
одна или две пары |
Сеть абонентского аналогового доступа обеспечивает главным образом доступ к традиционным услугам телефонной сети – POTS - Plain Old Telephone Services, а также к службам передачи данных через аналоговые модемы для обмена данными по медным парам ТфОП.
При передаче данных с помощью обычных аналоговых модемов достигаются скорости до 64,0кбит/с. В частности, такие же скорости достигаются и при доступе в Интернет, если не установлено специальное оборудование.
.
Современные технологии с применением модемов, такие, например, как: асимметричные цифровые абонентские линии - ADSL - Asymmetric Digital Subscriber Line позволяют абонентам квартирного сектора, а также малых офисных АТС иметь доступ к службам передачи данных на довольно высоких скоростях, используя аналоговый абонентский доступ по кабелям с медными жилами.
Корпоративным абонентам требуются более высокие скорости обмена данными, еще более высокая полоса пропускания, симметричный вход, высокие требования к надежности. Такие абонентские устройства обеспечиваются, например портом стандарта ISDN (цифровых сетей с интеграцией обслуживания - ЦСИО), который обеспечивает своим абонентам единый сетевой узкополосный интерфейс (особое сетевое окончание – интерфейс типа "U"), поддерживающий одновременную передачу речевых сообщений и передачу данных.
ISDN предоставляет своим абонентам по одной медной паре возможность обмена данными со скоростью 144,0кбит/с (т.е. организует 3 канала: 2В+D, где: "2В" – два канала трафика 64,0кбит/с каждый и "D" – один канал сигнализации со скоростью передачи данных 16,0кбит/с).
Поставщики предлагают Операторам связи огромный выбор различного типа и назначения оборудование и кабели связи для абонентского доступа:
от названного выше ISDN до мультиплексоров с дистанционным вводом каналов, систем волоконно-оптических абонентских линий – FITL (Fiber in the Loop),
гибридных линий абонентского доступа (оптическое волокно/коаксиальный кабель), концентраторов и др., обеспечивающих скорость передачи информации
2,0мбит/с и выше, а также радиорелейные системы абонентского широковещательного доступа: "точка – много точек".
Основные затраты на техническое обслуживание аналоговых телефонных сетей связаны с физическим износом медножильного кабеля и поддержанием аналоговых АТС (АТСШ и АТСК) в работоспособном состоянии.
Внедрение и широкое развитие множества новых услуг (интерактивные, различные услуги развлекательного характера, услуги с доступом к ним в режиме On-line, Интернет и др.) создают такие нагрузки, на которые не рассчитаны аналоговые АТС и аналоговый абонентский доступ.
Классическая телефонная сеть прошлого включала телефонные столбы с траверсами и стеклянными изоляторами (и незначительным затуханием полезного сигнала, равным 0,01дБ на один километр) которые и сегодня можно увидеть в сельской местности. Сегодня 90% всех линий связи на сетях абонентского доступа – кабели: многопарные – на участке от АТС до абонентской распределительной коробки (АРК), однопарные – на участке от АРК до помещения, в котором установлены абонентские устройства (терминалы, телефонные аппараты).
Диаметр жилы обычного кабеля, как минимум, в 5 раз меньше, чем воздушного провода, следовательно, в 25 раз меньше требуется меди на строительство линий связи.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Группообразование в аналоговых системах электросвязи.
ПРК - пространственное разделение каналов;
АМ – амплитудная модуляция;
ЧРК - частотное разделение каналов;
ЧМ - частотная модуляция и ФМ - фазовая модуляция, как частный случай угловой модуляции;
ИМ - импульсная модуляция;
АИМ – амплитудно-импульсная модуляция
Введение кабельных систем в качестве линейных сооружений (вместо воздушных линий связи) - пример применения группообразования на телефонной сети в т.ч., на сетях абонентского доступа. Этот вид группообразования называется группообразованием с пространственным разделением каналов (ПРК).
Главным среди всех видов группообразования при передаче аналоговых сигналов, которые используются до настоящего времени, является группообразование с частотным разделением каналов (ЧРК).
Таким образом, используя группообразование с ЧРК можно по одной паре кабеля
(в т.ч. и по абонентской линии) организовать несколько речевых каналов.
Затухание полезного сигнала, связанное с переходом на более высокие частоты, компенсируется усилителями, устанавливаемыми в трактах на определенных расстояниях.
Аналоговые
сигналы – это сигналы периодические. Простейший
периодический сигнал – это гармоническое
колебание:
s(t)
= S sin ωt,
или s(t)
= S cosωt,
где:
S
- амплитуда,
- угловая
частота
ТА
апп-ра
ЧРК апп-ра
ЧРК
ТА
1 2 n
N каналы N
Рисунок выше показывает однозначное соответствие между абонентскими линиями (устройствами) и каналами в устройстве группообразования с ЧРК.
Поскольку каналы сети абонентского доступа загружены мало из-за малой активности абонентов квартирного сектора, их можно сочетать с функцией концентрации, например, установить цифровой абонентский мультиплексор.
Группообразование с частотным разделением аналоговых каналов (ЧРК)
В системах с ЧРК вся имеющаяся в наличии полоса частот среды передачи разделяется на более узкие полосы, или каналы. Отдельные речевые сигналы передаются по отдельным каналам с помощью модуляции несущей частоты, которая выбирается соответственно для каждого канала.
В качестве стандартной полосы частот речевого сигнала МСЭ-Т выбрал полосу частот шириной 0,3 – 3,4кГц (стандарт: 4,0кГц).
Это - компромисс между количеством речевых каналов в одной системе передачи – с одной стороны, и качеством воспроизведения речи – с другой стороны. Фактическая полоса, эффективно передаваемая по каналам связи менее 4,0кГц и ближе к 3,0кГц, что обусловлено необходимостью введения защитных промежутков между полосами частот отдельных каналов вследствие не идеальности характеристик канальных фильтров, используемых в системах с ЧРК.
Если при передаче речевого сигнала используются обе боковые полосы частот, образуемые при амплитудной модуляции АМ, то ширина полосы частот канала становится равной 8,0кГц, а соответствующие несущие частоты располагаются в середине частотного спектра, отведенного для каждого канала.
Модуляция сигнала с двумя боковыми полосами требует дополнительных затрат на оконечное оборудование, которые не всегда экономически оправданы,
поэтому используется модуляция с одной боковой полосой (ОБП).
В системах передачи с ОБП несущая частота может располагаться либо в верхней части спектра, либо в нижней части спектра соответствующего канала, в зависимости от того, какая из боковых полос выбрана для передачи.
На практике в сетях фиксированной связи в системах передачи речевых аналоговых сигналов применяется способ модуляции с использованием нижней боковой полосы.
Иерархия систем с частотным разделением каналов (ЧРК)
Уровень группообразования |
Число речевых каналов |
Группообразование |
Спектр частот, кГц |
Речевой сигнал |
1 |
нет |
0 - 4 |
Первичная группа |
12 |
12 речевых каналов |
60 - 108 |
Вторичная группа |
60 |
5 групп |
312 - 552 |
Основная группа |
600 |
10 вторичных групп |
564 - 3 084 |
Основная группа х N |
1200 - 3600 |
различное число |
312 - 17 548 |
Сверхгруппа |
3600 |
6 основных групп |
564 - 17 548 |
Сверхгруппа х 3 |
10800 |
3 сверхгруппы |
3000 - 60 000 |
Системы группообразования в иерархии с ЧРК строятся с учетом передачи сигналов с ОБП (нижней боковой полосой частот), т.е. каждый речевой канал занимает полосу частот шириной 4,0кГц.
Стандартный блок самого нижнего уровня иерархии – это оборудование первичной группы, образуемой 12 каналами тональной частоты (ТЧ) и занимающей полосу частот: 4,0кГц х 12каналов = 48,0кГц.
Функциональная схема системы первичной группы с ЧРК
Входы каналов ТЧ fнес108,0кГц Нижняя боковая полоса (НБС)
ПФ12 М
1 2 12
fнес104кГц
ПФ11 М
104
Выход 12-канальной первичной группы
fнес64кГц
ПФ1
М
где:
М – модулятор,
ПФ - полосовой фильтр
На рис. приведен наиболее распространенный 12-ти канальный блок типа "А", используемый на первом уровне группообразования – первичная группа.
12 модуляторов, в которые подаются 12 несущих частот: 64, 68, 72, 76,..., 104 и
108,0кГц, формируют 12 сигналов с двумя боковыми полосами частот: 60-68,
64-72,..., 68-76, 72-80,..., 100-108 и 104-112кГц.
Далее модулированный сигнал поступает через 12 полосовых фильтров (ПФ), которые пропускают из двух боковых полос только одну - нижнюю.
Далее групповой сигнал, образованный из сигналов отдельных каналов, получаемых на выходе полосовых фильтров (ПФ), поступает в групповой тракт.
На приемном конце происходит обратное преобразование, только вместо модуляторов устанавливаются демодуляторы (ДМ).
Как уже отмечалось ранее, ПФ не только подавляют верхнюю боковую полосу, но и ограничивают нижнюю, поэтому к частотным характеристикам ПФ предъявляются строгие требования.
Второй уровень иерархии группообразования образует 60-канальная группа
(5 х 12), называется вторичной группой.
Функциональная схема системы вторичной группы с ЧРК
Входы 12 канальных групп
М5 ПФ5
552
ПФ2
М2
вторичной группы
ПФ1
М1
312
Вторая ступень иерархии систем ЧРК, представляющая собой вторичную группу, формируется путем объединения пяти 12-канальных первичных групп.
Выходной аналоговый сигнал 60-канальной группы идентичен сигналу, который можно было бы получить путем индивидуального преобразования сигналов отдельных каналов, занимающих полосу частот шириной 4,0кГц и последующей передачей их в полосе от 312,0 до 552,0кГц. Однако для этого понадобилось бы 60 несущих частот, 60 модуляторов (М) и столько же полосовых фильтров (ПФ), позволяющих передавать одну боковую полосу (ОБП). На приемном конце количество демодуляторов (ДМ), ПФ и несущих – столько же.
Иерархический принцип позволяет построить многоканальную систему, используя дополнительно к первичной 12-канальной группе, всего пять групповых преобразователей второй ступени, т.е. осуществлять двухуровневое преобразование аналогового сигнала и получить 60 речевых каналов на основе 12 + 5 = 17 несущих частот, а не 60 - без группообразования. Системы передачи по кабелю парной скрутки (медно-жильному) используются, как правило, в районе действия одной АТС. Системы передачи с ЧРК могут обеспечить передачу речевых сигналов на большие расстояния при большом числе каналов. Максимальное количество речевых каналов, которое можно организовать по одной медно-жильной кабельной паре – 24, если используется аналоговая каналообразующая аппаратура. По одной трубке коаксиального кабеля диаметром около 0,95 см - можно организовать передачу до 13 200 речевых сообщений.
Амплитудная модуляция
Модуляция – это процесс преобразования первичного сигнала, заключающийся в изменении одного или нескольких параметров несущего колебания (гармонического колебания высокой частоты), т.е. наделение несущего колебания признаками первичного сигнала.
Несущее колебание можно записать в следующем виде:
v0(t) = V cos (t + ) (1)
где: V – амплитуда, - частота, - начальная фаза
Модуляцию можно осуществить изменением одного из этих трех параметров по закону передаваемого сигнала: V, ω, φ.
1. Изменение во времени амплитуды несущего колебания пропорционально первичному сигналу s(t):
v(t) = V + kАМ s(t), (2)
где: kАМ – коэффициент пропорциональности, или амплитудная модуляция.
Несущее колебание (1) с модулированной по закону первичного сигнала амплитудой равно:
v(t) = V cos (t + ) (3)
Если в качестве первичного сигнала используется то же гармоническое колебание, но с более низкой частотой :
s(t) = S cos t , (4)
то модулированное колебание запишется в следующем виде (для упрощения формулы = 0):
v(t) = (V + kAM S cos t) cos t (5)
Эту формулу можно записать в другом виде:
v(t) = V (1 + МAM cos t) cos t (6)
где: V - вынесено за скобки;
V = kAM S;
MAM = V/ V – глубина амплитудной модуляции.
.
.
.
.
s(t)
S
0 t Первичный сигнал
-S
При: МАМ = 0 – модуляции нет, есть - немодулированное несущее колебание:
v(t) = v0(t)
v0(t)
V
0 t Несущее колебание
-V
Как правило, амплитуда несущего колебания выбирается больше амплитуды первичного сигнала, т.е. МАМ = 1
v(t)
0 t Модулированный сигнал
Произведя в формуле (6) модулированного несущего колебания преобразования, получаем следующую формулу амплитудно-модулированного колебания:
v(t) = V cos t + (MАМ V/2) cos ( + ) t + (MАМ V/2) cos ( - ) t, (7)
которое состоит из трех гармонических составляющих:
, - + - частотные составляющие
V, MАМ V/2, MАМ V/2 - соответствующие амплитуды
Таким образом, спектр амплитудно-модулированного колебания
(АМ-колебания) состоит из частоты несущего колебания и двух боковых частот с одинаковыми амплитудами, симметричными относительно несущей частоты.
Если первичный сигнал сложный и его спектр ограничен частотами min и max, то спектр АМ-колебания будет состоять из несущего колебания, заключающего в себе максимальную мощность, но не содержащего полезной информации и две боковые полосы, симметричные относительно несущей, которые несут одинаковую информацию и имеют более низкую мощность, чем несущая.
Амплитудная модуляция представляет собой пример линейной модуляции.
Спектр синусоидального Спектр синусоидального
АМ сигнала модулированного АМ сигнала
s(t) v(ω) V
S MAM V/2 MAM V/2
- ω + ω
Спектр сложного Спектр модулированного
первичного АМ сигнала сложного АМ сигнала
s(t) v(ω) V
t ω
min max -max -min +min +max
На рисунке – спектры синусоидального (слева) и сложного (справа) сигналов и модулированных ими по амплитуде несущих колебаний.
Основная мощность АМ-колебания заключена в несущем колебании, которая не содержит полезной информации.
Нижняя и верхняя боковые полосы несут одинаковую информацию и имеют более низкую мощность.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Частотная и фазовая модуляции, как частный случай угловой модуляции.
Частотная модуляция
Можно изменять во времени пропорционально первичному сигналу s(t) не амплитуду, а частоту несущего колебания. Такой вид модуляции называется частотной модуляцией:
(t) = + kЧМ s(t) = + cos t, (2.1)
где:
kЧМ – коэффициент пропорциональности, называется частотной модуляцией;
S – амплитуда первичного сигнала: s(t) = S cosΩt;
ω = 2π/T
= kЧМ S – девиация частоты, т.е. максимальное отклонение частоты модулированного сигнала от частоты несущего колебания.
/ = МЧМ – индекс частотной модуляции
s(t) Первичный сигнал
S
t
-S
v(t) Несущее колебание
v(ω) Частотно-модулированный
сигнал
V
ω
-V
Частотно-модулированное колебание можно сформулировать:
v(t) = V cos (t + MЧМ sin t + ) (2.2)
Фазовая модуляция - это изменение фазы несущего колебания
(t) = + kФМ s(t) = + cos t (2.3)
где:
kФМ – коэффициент пропорциональности;
= kФМ s(t) = MФМ – индекс фазовой модуляции.
Между частотной и фазовой модуляциями существует тесная связь.
.
.
.
.
.
.
Фазовая модуляция
Фазово-модулированное колебание можно сформулировать:
v(t) = V cos (t + MФМ cos t + ) (2.4)
Сравнение формул (2.2) и (2.4) показывает, что по их внешнему виду трудно различить, какая модуляция использована: частотная или фазовая (разница только в том, что в скобках в формуле частотно – модулированного колебания - sinΩt, а в формуле фазово-модулированного – cosΩt), поэтому оба эти вида модуляции называются угловая модуляция.
Несущее гармоническое колебание, подвергнутое угловой модуляции (формулы 2.2 или 2.4), можно представить в виде бесконечного множества гармонических колебаний.
Модуляция гармонического несущего колебания первичным сигналом s(t) называется непрерывной, если в качестве несущего колебания используется непрерывный периодический сигнал v(t).
Сравнение различных видов модулированных сигналов показывает, что при амплитудной модуляции (АМ) ширина спектра модулированного сигнала, как правило, значительно меньше, чем при угловой (частотной или фазовой) модуляции. Это свидетельствует об экономии частотного спектра АМ, что очень важно при организации многоканальных систем передачи. Однако сигнал с АМ имеет существенные недостатки: неэффективное использование мощности т.к. максимальная мощность приходится на несущее колебание, которое не содержит полезную информацию (полезную информацию содержат боковые полосы).
Кроме того, сигнал с АМ имеет множество уровней, что приводит к чувствительности АМ к нелинейным искажениям сигнала (типа насыщения), при которых сокращается расстояние между уровнями амплитуды.
Сигналы с угловой модуляцией (ЧМ и ФМ) нелинейным искажениям не подвержены, т.к. имеют постоянную амплитуду несущего колебания.
Следовательно, сигналы с ЧМ и ФМ могут передаваться с большими уровнями мощности, чем сигналы с АМ.
В общем случае:
М - индекс угловой модуляции, который в случае ЧМ принимает значение Мчм, а при ФМ – значение Мфм, поэтому эти индексы часто называют индексами угловой модуляции.
Несущее колебание, подвергнутое угловой модуляции, можно представить в виде суммы гармонических колебаний:
v(t) = V { I0 (M) cos ωt + I1 (M) cos (ω + Ω)t + I1 (M) cos (ω - Ω)t +
+ I2 (M) cos (ω + 2Ω)t + I2 (M) cos (ω - 2Ω)t +
+ I3 (M) cos (ω + 3Ω)t + I3 (M) cos (ω - 3Ω)t +...}
Таким образом, спектр модулированной несущей при угловой модуляции (даже в случае, если первичный сигнал – гармоническое колебание s(t) ), состоит из бесконечного числа дискретных составляющих, образующих нижнюю и верхнюю боковые полосы спектра, симметричные относительно несущей частоты и имеющие одинаковые амплитуды.
.
.
В случае, если первичный сигнал s(t) имеет форму, отличную от синусоидальной, и занимает полосу частот от Ωmin до Ωmax, то спектр модулированного колебания при угловой модуляции будет иметь еще более сложный вид.
Спектр частотно-модулированного сигнала
I1 I1
I0
v(ω)
I3 I3
I2 I2
ω
ω-3Ω ω-2Ω ω-Ω ω ω-Ω ω-2Ω ω-3Ω
В случае если первичный сигнал - дискретный и имеет вид:
s(t) 1 0 1 1 0 0 1
t
Несущее колебание, модулированное дискретным периодическим сигналом по амплитуде:
v(t)
AM t
Несущее колебание, модулированное дискретным периодическим сигналом по частоте:
v(t)
ЧМ t
Несущее колебание, модулированное дискретным периодическим сигналом по фазе:
v(t)
ФМ t
Модуляцию гармонического несущего колебания первичным сигналом s(t) называют непрерывной, если в качестве несущего сигнала взят непрерывный периодический сигнал v(t).
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Импульсная модуляция
В качестве несущей частоты можно использовать периодическую последовательность узких импульсов. Последовательность прямоугольных импульсов одного знака v0(t) характеризуется следующими параметрами: амплитудой импульсов V, шириной импульсов tимп, тактовой частотой (частотой следования импульсов) ƒТ = 1 / Т,
где: Т – период следования импульсов (ωТ = 2πƒТ); Т / tимп – скважность импульсов
По закону первичного сигнала можно преобразовывать (модулировать) любой из вышеназванных параметров импульсной последовательности: V или fТ.
Такая модуляция называется импульсной.
В зависимости от того, какой параметр модулируется первичным сигналом s(t), различают:
-амплитудно-импульсную модуляцию (АИМ), когда по закону передаваемого сигнала изменяется амплитуда импульсов V;
-широтно-импульсную модуляцию (ШИМ), когда изменяется ширина импульсов tимп;
-частотно-импульсную модуляцию (ЧИМ), когда изменяется частота следования импульсов fT;
-фазово-импульсную модуляцию (ФИМ), когда изменяется фаза импульсов, т.е. временное положение относительно тактовых точек (точек отсчета).
Аналогично ЧМ и ФМ, объединяющихся под общим названием "угловая модуляция", ФИМ и ЧИМ объединяются под общим названием "временно-импульсная модуляция" (ВИМ).
s(t) v(t) Т tимп
t
t
первичный сигнал периодическая последовательность узких импульсов
v(t)
t АИМ-сигнал
v(t)
t ШИМ-сигнал
v(t)
t ЧИМ-сигнал
Импульсные последовательности, изображенные выше, называются последовательностями видеоимпульсов, которые передаются по кабелю без преобразования, но по беспроводной среде видеоимпульсы передать невозможно без дополнительного преобразования - модуляции второй ступени.
Модулируя с помощью видеоимпульсов гармоническое несущее колебание высокой частоты, получены радиоимпульсы, способные распространяться в эфире. Сигналы, полученные в результате сочетания первой и второй ступеней модуляции: АИМ-, ШИМ-, ЧИМ-сигналы.
.
.
Демодуляция сигнала
Демодуляция АМ сигнала осуществляется с помощью амплитудного детектора. При линейном детектировании на вход детектора с линейной вольтамперной характеристикой подается АМ сигнал и последовательность импульсов тока детектора оказывается модулированной по амплитуде.
Высокочастотные составляющие отфильтровываются RC-цепью (падение напряжения на резисторе R создает только постоянная составляющая тока).
Так как в модулированном колебании амплитуда медленно меняется по формуле:
v(t) = V(1 + MАМ cosΩt),
следовательно, амплитуда, выделяемая на резисторе R постоянной составляющей тока, также будет медленно меняться во времени.
Таким образом, выходное напряжение амплитудного детектора пропорционально первичному (модулирующему) сигналу
i
i
0 v t
VD
v ►
+
vАМ(t) vАМ(t) R C vвых(t)
t
Схема амплитудного детектора
ЧМ сигнал перед демодуляцией сначала преобразуется в АМ сигнал, а затем демодулируется вышеописанным способом.
v(ω) v(t)
ω0 ω t
ω(t) = ω + ∆ω cos Ωω
∆ω
t Демодуляция ЧМ сигнала
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Способы многоканальной передачи
Поскольку подавляющая часть капитальных затрат приходится на линейные сооружения и лишь незначительная часть - на аппаратуру, проблема эффективного использования линейных сооружений стоит очень остро. Техническим решением этой, прежде всего экономической, проблемы является одновременная передача по одной цепи большого числа первичных сигналов от разных источников сообщений, т.е. создание в одной цепи большого количества независимых каналов.
s1(t) s'1(t)
Преобразователь
речевых сигналов
Среда распространения Обратный
преобразователь речевых сигналов
s2(t) s'2(t)
sn(t) s'n(t)
Многоканальная система передачи
Первичные Выходные
сигналы сигналы
Одним из способов разделения канальных сигналов (каналов) является частотное разделение каналов (ЧРК), при котором в качестве несущих сигналов используются гармонические колебания с различными частотами.
В результате преобразования (частотной модуляции) каждый первичный сигнал размещается в канале в своей полосе частот.
Схема частотной модуляции (ЧМ) первичных сигналов в канальные:
Первичные сигналы Канальные сигналы v(t)
s(t) Канал 1 Канал 2 Канал "n"
ω1 - Ωн ω1 ω1+Ωв ω2–Ωн ω2 ω2+Ωв ωn–Ωн ωn ωn+Ωв
Ωн Ωв
Ωн Ωв
Ωн Ωв
Модуляция несущих частот для n первичных сигналов s(t) преобразующими устройствами - модуляторами (М).
.
.
.
.
Полученные на выходе модуляторов несущие колебания v(t) называются канальными сигналами, которые в отличие от первичных сигналов, имеют общий спектр.
На приеме канальные сигналы выделяются из группового сигнала с общим спектром при помощи полосовых (разделительных) частотных фильтров, пропускающих только спектры своего канала и подавляющих остальные частоты.
Восстановление первичных сигналов s(t) из канальных производится с помощью демодуляторов.
Системы передачи, в которых канальные сигналы размещаются в неперекрываемых частотных полосах, называются системами передачи с частотным разделением каналов (ЧРК).
Функциональная схема многоканальной системы передачи с ЧРК
sn(t) vn(t) v(t) v'(t) v'n(t) s'n(t)
МД М ПФ ДМ
s2(t)
v2(t)
v'2(t)
s'2(t)
МД Линия
связи ПФ ДМ
s1(t)
v1(t)
v'1(t)
s'1(t)
МД ПФ ДМ
где:
МД - модулятор
ДМ - демодулятор
М- мультиплексор - устройство объединения сигналов
ПФ - полосовой фильтр
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.