1. Послідовність перетворення телефонного мовного сигналу в цифрових системах передачі з імпульснокодовою модуляцією

У системах ЦСП неважливо який вид має первинний сигнал. Усе рівно його перетворять у цифровий.

Вихідний телефонний сигнал по рішенню комутаційного поля АТС подається на систему передачі. При цьому на СП подається розмовний сигнал абонента, та сигнали СУВ. Лінія абонента під’єднується до дифсистеми обладнання узгодження за АТС, вільного каналу СП де здійснюється розділення напрямків прийому – передачі, або згідно рис. 1. – тракту передачі та прийому каналу тональної частоти. Мовний сигнал, що на передачу проходить через транзитний подовжувач далі на підсилювач-обмежувач динамічного діапазону і ФНЧ. Тоді обмежений в спектрі і в динамічному діапазоні мовний сигнал піддають дискретизації в індивідуальному для кожного каналу АІМ_мод., далі відбувається об’єднання N-первинних АІМ-1, утворюється груп АІМ-1, який необхідно піддати перетворенню в АІМ-2 з тим, щоб забезпечити правильну роботу АЦП. АЦП перетворює АІМ-2 в восьми розрядний двійковий код за А-законом. Цифровий сигнал попадає на ФЦС, де формуються цикли передачі з додаванням сигналів циклової і над циклової синхронізації а також сигнали СУВ і дискретної інформації. На виході з ФЦС утворюється первинний цифровий потік у визначеній структурі - Е1 із швидкістю 2,048 Мбіт/с, що відповідає потоку ЦСП ІКМ-30 (структура, та принципи формування потоку буде подано нижче). Наступні кроки створення бішльшвидкісних потоків (нарощення кількості КТЧ) Е2, Е3, Е4., що відповідають обладнанню ЦСП ІКМ-120, ІКМ-480, та ІКМ-1920 здійснюються при потребі в обладнаннях АВГрУ АВТрУ АВЧрУ. Сформований цифровий потік в двійковій формі подають на перетворювач коду, де здійснюється перетворення одно полярного коду в трьох полярний, та видалення постійної складової із вихідного сигналу, як показано на схемі, хоч в основному код перетворення залежить в більшості випадків від лінії зв’язку, яка буде використана для передачі сигналу, до прикладу металічні провідники чи оптичне волокно (ОВ). Далі станційний регенератор підготовлює сигнал для подачі в фізичне середовище лінії зв’язку, де помірі його проходження цифровий сигнал попадає на НРП і ОРП, які здійснюють відновлення цифрового потоку спотвореного при проходженні в лінії зв’язку.

2. Формування структури циклу передачі потоку е1 в цсп ікм-30

У процесі групоутворення інформації від кожного низькошвидкісного каналу по черзі вбудовується по осі часу в загальний високошвидкісний потік, тобто відбувається почергова циклічна передача стану інформаційних символів від кожного каналу (ФЦС). Структура кожного циклу (ФРЕЙМУ) строго визначена. Тривалість циклу 125 мкс (відповідає частоті дискретизації 8 кГц). Весь цикл розбивається на певне число канальних інтервалів - таймслотів. Для кожного з N поєднуваних каналів виділяється канальний інтервал КІ (таймслот), у якому буде передаватися кодова група стану даного каналу на момент передачі. Додатково до інформаційних канальних сигналів у цикл вводяться символи синхронізації, команди узгодження; а також сигнали контролю й керування - так називані СЛУЖБОВІ сигнали. Причому службові сигнали вводяться як загальні для всіх каналів (синхронізація, телеконтроль, команди узгодження), так і при необхідності для кожного каналу. Через необхідність введення додаткових, але НЕОБХІДНИХ символів у цикли, зростає швидкість передачі в кбіт/с за час циклу в порівнянні із простою сумою інформаційних швидкостей каналів. Наприклад, 30 каналів по 64 кбіт/с мають швидкість 30  64 = 1920 кбіт/c.

Отже швидкість передачі для 30 каналів - 1920 кбіт/c, але необхідно за цей же час передати додаткові символи, для цього в циклі передачі виділяться додатково, ще два канали 2  64 = 128 кбіт/с. То значить в ІКМ-30 виходить швидкість потоку 1920 + 128 = 2048 кбіт/с, що й становить швидкість первинного групоутворення. Тобто в ІКМ-30 передається 30 інформаційних й 2 додаткових канальних інтервалів.

Також чим вище по ієрархії рівень мультиплексування, тим більше треба додаткових позицій у циклі (фреймі), тому швидкість передачі групових сигналів не є простою сумою канальних 64 кбіт/с швидкостей. Отже, у фреймі повинні бути позиції для сигналів синхронізації (ЦС, НЦС), інформаційних, для передачі сигналів керування, контролю (СУВ) й можливо інших додаткових сигналів (ДІ). Ці сигнали можуть бути розподілені або по-бітно, або по-кодово. При розподілі цих позицій по фрейму керуються наступними міркуваннями:

1. Символи синхронізації повинні бути добре помітними, і повинні забезпечувати мінімальний час їхнього пошуку у випадку втрати синхронізму. Звичайно їх формують у вигляді зосередженої кодової групи (тайм слоті) сигналів у певній позиції фрейму.

2. Розподіл команд узгодження швидкостей, управління (СУВ) й т. ін. повинні бути такими, щоб забезпечувалася їхня максимальна завадостійкість. Їх часто рівномірно розподіляють по циклі, щоб випадково не отримати сигнали помилки від зосередженої завади, але можуть їх передавати й у вигляді групи в певному тайм-слоті.

3. Тривалість циклу повинна бути мінімальною, щоб забезпечити мінімум часу на відновлення синхронізму у випадку його втрати.

4. Структура циклу повинна дозволяти працювати системі як в асинхронному, так й у синхронному режимі.

Рис. 5. Структура кадру ЦСП ІКМ-30

Виходячи із цього очевидно, що додаткових позицій (щодо числа інформаційних) повинно бути мало, тобто будь-які додаткові сигнали необхідно передавати як можна меншим числом розрядів (біт) і якнайменше займати слотів.

Сигнали керування й взаємодії для кожного з N каналів можуть передаватися рідше чим інформаційні сигнали. Наприклад, у кожному циклі передавати СУВ тільки по черзі для одного каналу, або по черзі в одному циклі для двох каналів відразу. Виходить, треба або N циклів або N/2 циклів для того, щоб передати СУВ для всіх каналів. Така група циклів утворить ЗВЕРХЦИКЛ (мультфрейм). У першому циклі ЗВЕРХЦИКЛУ звичайно передається сигнал ЗВЕРХЦИКЛОВОЇ синхронізації замість сигналів СУВ, а СУВ не передається. Тому у зверхциклі на один цикл більше, ніж N або N/2. Така організація циклів необхідна для організації СУВ всіх каналів і правильного розподілу цих сигналів на прийомі.

Розглянемо структуру кадру передачі ЦСП ІКМ-30 (рис. 5). Даний потік називається первинним цифровим потоком Е1 і організовується об'єднанням 30-ти інформаційних ОЦК.

У цій системі цикл, тривалістю 125 мкс ділиться на 32 однакових канальних інтервали. Для передачі інформації використовують 8-розрядний код при частоті дискретизації 8 кГц. У кожному циклі передаються СУВ відразу для двох каналів (N/2). Так як ІКМ-30 мультиплексує 30 телефонних каналів, то зверхцикл буде N/2 +1= 16 циклів. У кожному циклі перший тайм-слот виділяється для сигналів циклової синхронізації (ЦС), а 16-й тайм-слот – для передачі сигналів СУВ а також 30 каналів на передачу мовної інформації. Разом 32 канальних інтервали (КІ) в кожному циклі. Неважко підрахувати швидкість передачі в системі ІКМ-30:

8_{кгц дискр} × 8_разр × 32_Кі = 2048 кбіт/с – швидкість потоку Е1.

Канальні інтервали КІ1-КІ15, КІ17-КІ31 відведені під передачу інформаційних сигналів. КІ0 і КІ16 - під передачу службової інформації. Інтервали КІ0 в парних циклах призначаються для передачі циклового синхросигнала (ЦСС), що має вигляд 0011011 і що займає інтервали Р2, - Р8. У інтервалі Р1 всіх циклів передається інформація постійно діючого каналу передачі даних (ДІ). У непарних циклах інтервали P3 і Р6 КІ0 використовуються для передачі інформації про втрату циклової синхронізації (Авар. ЦС) і зниження залишкового загасання каналів до значення, при якому в них може виникнути самозбудження (Зал. заг). Інтервали Р4, Р5, Р7 і Р8 є вільними, їх зайнято одиничними сигналами для поліпшення роботи виділювачів тактової частоти.

У інтервалі КІ16 нульового циклу (Ц0) передається надцикловий синхросигнал вигляду 0000 (Р1 - Р4), а також сигнал про втрату надциклової синхронізації (Р6 - Авар. НЦС). Інші три розрядні інтервали вільні. У канальному інтервалі КІ16 решти циклів (Ц1 - Ц15) передаються сигнали службових каналів СК1 і СК2, причому в Ц1 передаються СК для 1-го і 16-го каналів ТЧ, в Ц2 - для 2-го і 17-го і т.д. Інтервали Р3, Р4, Р6 і Р7 вільні.