Система передачи информации. Физическая среда передачи информации. Технологии передачи данных на физическом уровне. Способы подключения к сети Интернет. Настройка модема АDSL при подключении к сети Интернет. Построение сети на основе топологии FTTH.
1. Болгов И.Ф. Электронно-цифровые системы коммутации, М: Радио и связь, 1988г
2. Гольдштейн Б.С. Системы коммутации.- СПБ.: БВХ-САНКТПЕТЕРБУРГ, 2003г.
3. Белами Дж. Цифровая телефония. Пер. с англ. - М: Радио и связь, 2003 г.
4. Безир Х. и др. Цифровая коммутация, Пер. с нем. - М: Радио и связь, 1984г.
5. Маевский В.И. и др. Цифровые системы передачи -М: Связь, 1979 г.
Контрольные вопросы
1. Что такое цифровой сигнал?
2. Приведите преимущества цифровой передачи
3. Для чего предназначена дискретизация во времени
4. Квантование по уровню. Линейные и нелинейные способы квантования
5. Законы квантования
6. Что такое шум квантования?
7. Как выполняется кодирование квантованных сигналов?
8. Какие требования существуют при АЦП- ЦАП для хорошего качества приема- передачи сигнала
9. Правила кодирования- декодирования сигнала по закону СЕРТ (ИКМ 30/32)
10. В каких модулях ЭАТС выполняются функции АЦП и ЦАП для аналоговых линий?
Теоретические сведения
Представление цифрового сигнала
В цифровых системах передачи (ЦСП) и цифровых системах коммутации (ЦСК) аналоговый первичный сигнал, подаваемый на вход канала подвергается преобразованию в цифровую форму с помощью трех операций: дискретизация во времени, квантование по амплитуде (или по уровню) и кодирование (рис. 1).Эти операции осуществляются в устройстве, называемом АЦП (аналого-цифровой преобразователь) на передающем конце и на приемном ЦАП (цифро-аналоговы1 преобразователь).
В ЦСК функции АЦП, ЦАП выполняются в абонентском интерфейсе, в который подключается аналоговая абонентская линия, или в модуле соединительных линий при подключении аналоговой соединительной линии.
Устройство АЦП должно содержать дискретизатор Д, квантователь и кодирующее устройство . Обычно и совмещены и при выполнении функций АЦП-ЦАП осуществляется в кодеке (кодер - декодер).
Рис. 1. Аналого-цифровой преобразователь
Дискретизация во времени
Дискретизацией называют процесс представления непрерывной формы исходного сигнала в виде дискретных отсчетов этого сигнала.
Дискретизация может быть показана с помощью электронного ключа, который управляется последовательностью тактовых импульсов с периодом (период дискретизации) (рис.2).
Рис. 2. Процесс дискретизации на примере электронного ключа
Таким образом, ключ замыкается и размыкается под управлением импульсов с частотой дискретизации
На выходе соответствующей системы создается амплитудо-импульсно модулированный сигнал (АИМ), который представляет собой совокупность отсчетов непрерывного сигнала (рис. 3).
Рис. 3. Дискретизация во времени
В соответствии с теоремой Котельникова должна быть: , где - максимальная частота спектра непрерывного сигнала. Для телефонии спектр равен 0.3 - 3.4 КГЦ, поэтому =8 КГЦ (по рекомендации международного союза электросвязи - МСЭ).
Квантование по уровню и кодирование
Квантование - это процесс установления уровней, разрешенных для передачи. Между двумя ближайшими разрешенными уровнями имеется промежуток, называемый шагом квантования . Число уровней квантования определяется в зависимости от способа квантования и кодирования (линейные и нелинейные). При линейных способах шаг , при нелинейных - изменяется от одного уровня к другому по закону квантования. Если на вход квантующего устройства попадает отсчет сигнала А (АИМ сигнала), то значение его будет определяться уровнями, разрешенными для передачи или (рис. 4).
Рис. 4. Определение значения уровня квантующего устройства
Т.е. сигнал А передается квантованным импульсом, или . Какой именно будет этот уровень зависит от значения амплитуды сигнала А в момент дискретизации, или от соотношения и . Если , то передается
Шаг квантования . Если шаги квантования одинаковы и не зависят от уровня квантования, то квантование называется равномерным или линейным.При нелинейном квантовании - шаги квантования изменяются.
В процессе квантования возникает ошибка вследствие того, что передаваемый квантованный сигнал отличается от истинного на величину .
Эту ошибку можно рассматривать как специфическую помеху квантования, представляющую собой случайную последовательность импульсов, максимальное значение амплитуды которых не превышает половины шага квантования . Чем меньше шаг квантования, тем меньше шум квантования, но больше число передаваемых разрешенных уровней. Это число влияет на разрядность кодовой группы, полученной после процедуры кодирования соответствующих уровней квантования сигнала.
Рассмотрим подробнее процесс линейного квантования и кодирования. При линейном квантовании весь диапазон значений сигнала разбивается на ряд одинаковых поддиапазонов (уровней). Каждому уровню соответствует своя кодовая комбинация. В процессе кодирования любому значению сигнала между нижней и верхней границами уровня соответствует одна кодовая комбинация (рис. 5).
В рассмотренном примере на рисунке 5 число уровней квантования равно восьми, следовательно, при кодировании каждое квантованное значение сигнала будет представлено в виде цифровой кодовой группы с разрядностью двоичного числа в группе, равной трем.
Как уже упоминалось, хорошему качеству передачи соответствует достаточно большое число уровней квантования, кроме того, при квантовании учитывают отношение сигнал/шум, влияющее на качество преобразования сигнала и его передачу.
При линейных способах квантования и кодирования увеличение числа уровней ведет к увеличению разрядности кодовой группы. Например, для 4096 уровней квантования разрядность группы будет , она равна 12. В современных ЦСП, в основном, используют 8 - разрядные кодовые группы.
Рис. 5. Квантование сигнала (линейное) и кодирование с числом уровней квантования, равным 8
При нелинейном квантовании шаг квантования изменяется от одного уровня квантования к другому. Это изменение должно поддерживаться, например, логарифмическим законом.
Различают два основных способа нелинейного квантования: - по А-закону, стандартизирован СЕРТ и МСЭ, используется в Европе (рис. 6, б)
- по -закону, стандартизирован Североамериканской системой Bell и МСЭ, используется в США, Японии (рис. 6, в).
В процессе кодирования квантованных АИМ - сигналов может использоваться ИКМ (импульсно - кодовая модуляция), получившая широкое распространение.
При ИКМ каждый АИМ - импульс кодируется соответствующим значением цифрового сигнала. Разрядность цифрового сигнала или кодовой группы влияет на процесс группообразования цифровых сигналов от различных источников в виде единого цифрового группового сигнала (рассмотрим позже).
Приведем структуру кодовой группы тракта ИКМ - 30/32, в котором в каждом канальном интервале используется 8 - разрядное кодовое слово.
- разряды кодовой группы одного канала.
- знаковый разряд, учитывающий положительное и отрицательное значение исходного сигнала.
« » -
« ? » -
- сегмент квантования содержит определенное число уровней квантования с одинаковым шагом квантования внутри одного сегмента.
- шаг квантования определяется числом уровней квантования в сегменте.
Рис. 6. Кривые законов квантования
Рассмотрим подробнее ИКМ - преобразование на примере системы СЕРТ.
Для обеспечения требуемого качества передачи речевого сигнала в телефонных системах принято максимальное число уровней квантования 4096 уровней для положительных и отрицательных полуволн сигнала.
Примем количество сегментов, равным 8, шаг квантования в сегменте и его числовое значение равно: .
Шаг квантования в различных сегментах разный (табл. 2).
Процесс кодирования исходного сигнала сводится к следующему: 1. Определяется уровень квантования для данного значения сигнала по формуле: 2. Определяется сегмент квантования (С) и шаг квантования (К) в данном сегменте по полученному значению уровня квантования .
3. Определяется кодовое значение сегмента и шага квантования.
4. Определяется значение знакового разряда по знаку .
5. Составляется кодовое слово, которое будет передано в линию.
Процесс декодирования можно выполнить с помощью обратного преобразования, используя формулы: Таблица 2
Квантование и кодирование по закону А Сегмент квантования (кодовое значение), C Шаг квантования (кодовое значение), K
0 1 2 3 4 5 6 7
000 001 010 011 100 101 110 111
0 32 64 128 256 512 1024 2048
0 0000
2 34 68 136 272 544 1088 2176
1 0001
4 36 72 144 288 576 1152 2304
2 0010
6 38 76 152 304 608 1216 2432
3 0011
8 40 80 160 320 640 1280 2560
4 0100
10 42 84 168 336 672 1344 2688
5 0101
12 44 88 176 352 704 1408 2816
6 0110
14 46 92 184 368 736 1472 2944
7 0111
16 48 96 192 384 768 1536 3072
8 1000
18 50 100 200 400 800 1600 3200
9 1001
20 52 104 208 416 832 1664 3328
10 1010
22 54 108 216 432 864 1728 3456
11 1011
24 56 112 224 448 896 1792 3584
12 1100
26 58 116 232 464 928 1856 3712
13 1101
28 60 120 240 480 960 1320 3840
14 1110
30 62 124 248 496 992 1984 3968
15 1111
32 64 128 256 512 1024 2048 4096
Пример кодирования сигнала
Дано значение исходного сигнала = 0,0290 В.
1. Определяем уровень квантования для данного значения сигнала по формуле: = 0.0290 / 0.00024=121
2. Определяем сегмент квантования (С) и шаг квантования (К) по табл.2. в данном сегменте по полученному значению уровня квантования =121. Значению 121 соответствует сегмент квантования (С)=2(010), шаг квантования (К)=14(1110).
3. Кодовое значение сегмента 010 и шага квантования 1110.
4. Определяем значение знакового разряда по знаку . = 0,0290 В, в нашем случае т.к. « », поэтому первый знак будет «1».
2. Составляем кодовое слово, которое будет передано в линию: 10101110.
Процесс декодирования можно выполнить по следующей формуле: , если C>0
, если C=0
1. У нас С=2 (С>0), К=14, поэтому будем использовать первый случай: = 0,00024*22(14 16,5)= 0,02928 В.
2. Теперь найдем погрешность вычисления кодирования: ?= ¦0,0290-0,02928¦= 0,00028
Погрешность составила 0,00028*100%= 0,028%, преобразование сигнала б
Практическая работа № 4
Образование и структура потока Е1
Цель работы
Изучить образование потока Е1, его структуру, стандарт, основные парметры и принцип работы на сети связи.
Задание
Сделать отчет и подготовиться к защите.
Теоретические сведения
Цифровой поток E1 применяется для организации качественных голосовых каналов в многоканальной телефонной связи. Используется как вкрупных учреждениях, так и в административных строениях при распределении нагрузки на телефонные сети и расширении телефонной номерной емкости.
Из 32 мильтиплексируемых канала, 2 канала применяются для кадровой сигнализации и синхронизации по телефонным каналам (служебная информация, требуемая для деятельности телефонных сетей), оставшиеся 30 каналов расходуются для передачи голосовой связи.
Следовательно, применение технологии потока E1 дает возможность организовать 30 одновременных высококачественных голосовых каналов связи в одном физическом потоке.
Поток Е1 представляет уплотненный канал передачи данных и складывается из 32 мильтиплексируемых каналов, с пропускной способностью каждого 64 Кбит/сек. В следствии суммарная скорость передачи данных в потоке Е1 составляет 2048 Кбит/сек. Тех. характеристики интерфейса E1 отвечают стандарту ITU-T G.703
Канал Е1 - первичный канал иерархии PDH - является основным каналом, используемым во вторичных сетях телефонии, передачи данных и ISDN. По сравнению с остальными каналами иерархии PDH этот канал имеет несколько особенностей, связанных с его использованием, а именно сверхцикловую структуру и канал сигнализации, используемый во вторичных сетях цифровой телефонии и ISDN.
Остальные каналы иерархии PDH имеют только цикловую структуру. Такое отличие канала Е1 обусловлено его функцией в современной первичной сети - канал Е1 обычно является "пограничным" каналом между первичной и вторичными сетями. Структура систем передачи Е1 включают три уровня эталонной модели OSI: физический, канальный и сетевой. Физический уровень описывает электрический интерфейс потока Е1, а также параметры сигнала Е1. Канальный уровень описывает процедуры мультиплексирования и демультиплексирования каналов более низкого уровня иерархии (ОЦК 64 кбит/с и каналов ТЧ) в поток Е1, цикловую и сверхцикловую структуру потока Е1, встроенные процедуры контроля ошибок и т.д. Наконец, сетевой уровень описывает процедуры управления каналами Е1 в первичной сети, а также контроль параметров ошибок на сетевом уровне. Этот уровень является относительно неполным и включает всего лишь несколько процедур. Основным же для рассмотрения систем передачи Е1 является структура канального уровня. Рассмотрим более подробно структуру каждого из трех уровней систем Е1.
Физический уровень Е1
Физический уровень Е1 включает в себя описание электрических параметров интерфейсов Е1 и параметров сигналов передачи, включая структуру линейного кода. Рассмотрим наиболее важные эксплуатационные параметры физического уровня Е1.
Канальный уровень Е1
Параметры канального уровня потока Е1 включают в себя цикловую и сверхцикловую структуру потока, описание процедур контроля ошибок по цикловому избыточному коду (CRC), а также описание процедур мультиплексирования и демультиплексирования каналов ТЧ в поток Е1. Последние включают в себя процедуры дискретизации, квантования и компандирования аналогового сигнала.Рассмотрим цикловую структуру потока Е1 и встроенные процедуры контроля ошибок.
Цикловая и сверхцикловая структура Е1
При передачи по первичной сети цифровой поток преобразуется в блоки стандартной логической структуры - циклы. Цикловая структура обеспечивает работу процедур мультиплексирования и демультиплексирования, передачу управляющей информации, а также встроенную диагностику по параметру ошибок в цифровой системе передачи. Существует три основных варианта цикловой структуры Е1: неструктурированный поток, с цикловой структурой и с цикловой и сверхцикловой структурой.
Неструктурированный поток Е1 используется в сетях передачи данных и не имеет цикловой структуры, т.е. разделения на каналы (обычно это мультиплексирование каналов ОЦК - 64 кбит/с).
Поток Е1 с цикловой структурой предусматривает разделение на 32 канала ОЦК по 64 кбит/с в форме разделения на канальные интервалы (Time Slot - TS) от 0 до 31. Для каждого канального интервала в составе цикла отводится 8 битов, таким образом длина цикла равна 256 битов, что при заданной скорости передачи Е1 составляет 125 мкс (длительность одного цикла). Нулевой канальный интервал отводится под передачу сигнала цикловой синхронизации FAS (Frame Alignment Signal).
Структура цикла FAS представлена на рисунке ниже. Различаются четные и нечетные циклы. В TS0 нечетных циклов передается сигнал FAS (на рисунке - первая строчка), который включает в себя последовательность цикловой синхронизации 0011011 и один служебный бит, зарезервированный под задачи международного использования. В TS0 четных циклов передается сигнал NFAS, не содержащий кодовую последовательность цикловой синхронизации.
Сетевой уровень Е1
Стандартизация систем передачи Е1 охватывает также третий, сетевой уровень, где осуществляются процедуры управления первичной сетью. При работе процедур управления, они широко используют сигналы о неисправностях, генерируемые в современных цифровых системах передачи, а также сигналы о возникновении ошибок, фиксируемые встроенными средствами диагностики. Эта информация собирается в узлах системы управления и обрабатывается. Таким образом, сетевой уровень Е1 включает в себя набор определенных служебных сигналов и сообщений, используемых системой управления первичной сетью. Такие сообщения делятся на три категории: · сообщения о возникновении ошибок в системе передачи;
· сообщения о неисправностях, возникающих в системе передачи;
· сообщения, используемые для реконфигурации первичной сети и восстановлении плана синхронизации.
Последняя категория сообщений сетевого уровня Е1, получивших название сообщений SSM (System Synchronization Messages - сообщения в системах синхронизации), будет отдельно рассматриваться в главе, посвященной проблемам построения и эксплуатации современных систем синхронизации. Здесь же мы рассмотрим первые две категории сообщений.
Сообщения о возникновении ошибок в системе передачи Е1 использует сообщения E1E2. Действительно, сообщения, передаваемые битами Е, служат подтверждением возникновения блоковой ошибки CRC и могут служить критерием качества цифровой системы передачи. Система управления анализирует значения битов Е и собирает информацию о возникающих в системе передачи Е1 ошибках.
Сообщения о неисправностях в системе передачи передаются в циклах NFAS, а также битами MFAS в случае, если поток Е1 имеет сверхцикловую структуру. Как было описано в предыдущем разделе, в состав четных циклов NFAS входят биты, зарезервированные под задачи национального использования - бит А и биты Sn4, Sn5, Sn6, Sn7, Sn8. Именно эти биты используются для передачи различных сообщений о неисправностях в цифровой систем передачи. Биты Sn образуют своего рода канал управления, ресурсы которого используются сетевым уровнем Е1. Помимо битов Sn для передачи сообщений о неисправностях могут использоваться биты XXYX MFAS.
Эти биты используются главным образом для передачи сигналов о неисправностях в сверхцикловой структуре Е1 (так бит Y непосредственно и определяется как индикатор неисправности MFAS на удаленном конце). Бит А (иногда он называется также Sn3) представляет собой бит оперативного сигнала о неисправности. В случае возникновения существенной неисправности, требующей оперативного вмешательства, бит А становится равным единице. Такую существенную неисправность называют RDI (Remote Defect Indication - Индикация дефекта на удаленном конце).
В случае возникновения так называемого "не оперативного" сигнала неисправности, система передачи генерирует NFAS с инверсией бита Sn4 с 0 на 1. Рекомендации ITU-T устанавливают следующие возможные причины генерации такого сигнала: · В случае, если параметр ошибки BER в FAS становится хуже, чем 10(-3)
· В случае неисправности в цепи питания кодека
· В случае, если потерян входной сигнал или имеет место сбой цикловой синхронизации
Неоперативный сигнал о неисправности дает возможность получения информации о значительном увеличении параметра ошибки на стороне передатчика. Оборудования приемника обычно имеет установленные пороговые значения для генерации сигнала Sn4. В случае увеличения параметра ошибки более порога приемник генерирует сигнал "неоперативной" неисправности в направлении передатчика. При получении этого сигнала система управления может перевести передачу на резервный канал Е1, за счет чего достигается высокое качество связи.
Биты Sn5, Sn6, Sn7, Sn8 образуют служебный канал передачи данных емкостью 2 кбит/с, который может использоваться для передачи сигналов о неисправностях. В последнее время в связи с развитием систем управления (в частности платформы TMN) возможности этого канала используется довольно широко. Речь здесь идет именно о канале, поскольку в этом случае важно не абсолютное значение битов Sn, а последовательность сигналов, генерируемых в этих битах. Каждый бит образует так называемый "вертикальный протокол", т. е. сообщение о неисправности передается не одним, а несколькими последовательными битами Sn.
Тип передаваемых сообщений и алгоритм их генерации устанавливается национальными стандартами, производителями оборудования или специальными требованиями (например, операторов ведомственных сетей). Наибольшее распространение получил стандарт ETS 300-233, определяющий использование битов Sn в мультиплексорах PRI ISDN. Генерируемые и принимаемые оборудованием сообщения могут успешно использоваться системами управления, которые работают на принципах анализа именно этих сообщений. Таким образом, сообщения о неисправностях представляют собой базу для создаваемых систем управления, их количество непосредственно определяет максимальный уровень интеллектуальности системы управления и перечень параметров, доступных для контроля сети. Использование битов Sn дает возможность разграничить степень ответственности различных операторов.
Формирование группового цифрового сигнала
Формирование ГЦС (группового цифрового сигнала), позволяет организовывать большое число независимых каналов, использующихся для передачи кодовых групп от определенного числа абонентов. Это является решением наиболее эффективного использования линейных сооружений, так как затраты на линейные сооружения составляют значительную часть капитальных затрат при организации связи.
В настоящее время существуют системы передачи позволяющие организовывать по одной цепи от десятков до тысяч каналов передачи. Для того чтобы первичные сигналы от N источников (рис. 1) сообщений могли существовать одновременно и занимать одинаковые полосы частот (0.3?3.4КГЦ), а, b, c - циклы передачи
Рис. 1. Схема группообразования цифрового сигнала необходимо чтобы после преобразования на передаче (АЦП), сигналы отличались друг от друга , т.е. находились в разных канальных интервалах, например, если использовать системы передачи (СП) с ВРК (временное разделение каналов). В этом случае удается выделить из группового сигнала канальные сигналы.
После функции АЦП сигналы от группы источников объединяются и с помощью ВРК передаются по линии связи. Для этого используется аппаратура уплотнения и системы передачи, например с ИКМ (рис. 1).
Структура первичного цифрового потока ИКМ 30/32 (Е1)
Рассмотрим структуру и параметры СП ИКМ 30/32 (рис.2).
Рис. 2. Структура тракта ИКМ 30/32
ИКМ 30/32 использует логическое деление ГЦС на сверхциклы. В одном сверхцикле передаются кодовые группы 16-ти циклов передачи. В каждом цикле - 32 канальных интервала с 8-ми разрядными кодовыми словами в каждом канале. Из 32 каналов - 30 речевых и 2 служебных (0-й и 16-й). Таким образом, ИКМ 30/32 используется для группообразования 30-ти речевых канальных интервалов (с 1 по 15, с 17 по 31) в одном цикле передачи совместно с каналом синхронизации (0-й) и каналом сигнализации (16-й) (рис. 2). При этом частота дискретизации КГЦ, тактовая частота КГЦ.
Формирование цифрового сигнала на передающей стороне и его распознавание на приемной происходит под управлением генератора тактовых импульсов (ГТИ), формирующего тактовые импульсы (использующиеся при дискретизации, например), необходимых для осуществления функций АЦП и ЦАП.
Для того, чтобы при передаче и приеме сигнала не возникали ошибки необходимо, чтобы генераторное оборудование приемопередающих станций работало синхронно, т.е. в такт. Кроме того, при передаче сигнала на большие расстояния также необходимо выполнять синхронизацию приемопередающих потоков с генераторным оборудованием приемной станции. Для этих целей используются схемы синхронизации.
Успехи в развитии интегральной микросхемной техники позволили объединить в корпусе одной небольшой микросхемы электронный ключ и кодер. Такая микросхема преобразует непрерывную аналоговую электрическую величину в двоичный цифровой код и называется аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Микросхемы АЦП выпускаются с 8-, 10- и 12- разрядными двоичными кодами.
На рис. 3. представлен пример реализации ИКМ в абонентском интерфейсе.
Рис. 3. Пример реализации ИКМ в абонентском интерфейсе
В настоящее время на цифровых сетях широко используются СП ИКМ различных порядков. На основе СП ИКМ-30 можно, например, из четырех потоков 2048 кбит/с (2-х Мбит/с) получить второй уровень ЦСП со скоростью 8 Мбит/с.
Синхронизация по тактовой частоте
Для синхронизации работы оборудования приема - передачи используют тактовую синхронизацию или синхронизацию по тактовой частоте.
Для выделения тактовой частоты из приемного цифрового потока (ГЦС) можно использовать следующую цепочку преобразования сигнала (рис. 4).
Рис. 4. Выделение тактовых импульсов из приемного ГЦС
Входящий цифровой сигнал поступает в приемник и одновременно на схему анализатора тактовой частоты. Для выделения тактовой частоты из входящего цифрового сигнала используют фильтр (Ф), настроенный на заданную тактовую частоту и с помощью схемы усиления (У) и ограничения (О) добиваются формирования тактовых импульсов, на которых и основывается работа ГТИ приемной станции. Таким образом, происходит подстройка работы генераторного оборудования приемной стороны на частоту работы передающей станции. Тем самым выравнивается (синхронизируется) работа приемопередающего оборудования.
Возможны ситуации, когда между приемопередающими станциями отсутствует исходная (речевая) информация (например, глубокой ночью) либо в самом ГЦС присутствует достаточно большое количество нулей. Это приводит к тому, что информационный поток «не насыщен» единичными импульсами, а именно они несут тактовую частоту. Для исключения таких случаев используют методы вынужденного насыщения ГЦС единичными импульсами, если они на протяжении определенного времени отсутствуют в самом сигнале. Для этого применяются специальные линейные коды, например код HDB-3.
Цикловая синхронизация
Выполнив процедуру восстановления исходного цифрового сигнала по тактовой частоте необходимо правильно распознать кодовые группы каждого канального интервала. Для этих целей используется синхронизация по циклам.
Для обозначения начала следования цикла используется специальная служебная кодовая комбинация, которая известна оборудованию приемной станции - цикловой синхросигнал (ЦСС)
Для этого ЦСС помещают в позицию нулевого канала всех четных циклов в сверхцикле (рис. 5).
Рис. 5. Назначение разрядов нулевых каналов.
Приемник «выискивает» служебную комбинацию (х0011011) циклового синхросигнала из ГЦС и тем самым определяет позицию нулевого канала. Для исключения имитации ЦСС перед запуском оборудования (начальная работа) выполняют принудительную начальную синхронизацию, после которой приемник уже настроен на частоту следования цикла. Задержки же могут привести к тому, что этот ЦСС сдвинется на несколько разрядов, не более того. Схема приема ЦСС настроена таким образом, что возможно выполнение поиска ЦСС путем сдвига разрядов кодовых групп.
Тем самым, после определения позиции нулевого канала, оборудование приема точно «знает» позиции всех остальных каналов в цикле.
Для осуществления контроля наличия циклового синхросигнала используются нулевые каналы нечетных циклов (рис. 5), а именно разряд . В разряде всегда передается логическая единица, - используется для контроля уровня остаточного затухания линии передачи
Сверхцикловая синхронизация
Восстановив структуру цикла после выполнения цикловой синхронизации, необходимо перейти к процедуре сверхцикловой синхронизации (СЦС). Сверхцикловая синхронизация необходима для правильного распределения сигналов управления и взаимодействия (СУВ) соответствующих речевых каналов. Для этого используется сверхцикловой синхросигнал (СЦСС) в разрядах в 16 канале нулевого цикла в сверхцикле вида 0000.
16 канальный интервал, 0 цикл
0 0 0 0 x y x x
Где y - аварийный сигнал наличия СЦСС.
По сверхцикловому синхросигналу приемник определяет позицию нулевого цикла в структуре сверхцикла, т.е. определяет начало сверхцикла. После чего происходит распознавание позиций 16 канальных интервалов всех циклов (с 1 по 15), в которых находятся СУВ всех 30 речевых каналов. - для выполнения сигнализации по выделенным сигнальным каналам (ВСК) (рассмотрим позже).
Где - разряды СУВ для всех 30 речевых каналов (i меняется с 1 по 15, с 17 по 31 соответственно для каждого цикла передачи).
Режимы синхронизации сети
На цифровых сетях связи с использованием цифровых СП необходимо поддерживать синхронизацию между отдельными узлами коммутации. Эта синхронизация получила название сетевой синхронизации.
Существуют два основных режима синхронизации сети - асинхронный (плезиохронный) и синхронный.
В асинхронном режиме каждая станция имеет свой независимый высокостабильный тактовый генератор (ТГ). В этом режиме отказ любого узла сети не влияет на синхронизацию других узлов, но невозможно исключать проскальзывания и поэтому предъявляются повышенные требования к стабильности всех тактовых генераторов без исключения, не позволяется применять менее стабильные, но дешевые кварцевые генераторы. Используются цезиевые и рубидиевые генераторы со стабильностью работы .
В синхронном режиме возможна принудительная и взаимная синхронизация тактовых генераторов.
В первом случае главная (ведущая) станция синхронизирует подчиненные по принципу «ведущий-ведомый» (master-slave), тогда тактовые частоты остаются одинаковыми, а разность фаз постоянной. Часто предусматривается иерархическая система синхронизации с несколькими уровнями иерархии. Главный тактовый генератор первого уровня синхронизирует ведомые тактовые генераторы второго уровня, а те в свою очередь - тактовые генераторы третьего уровня и т.д. (используется как правило, не больше 6 уровней).
При выходе из строя определенного генератора подчиненные ему тактовые генераторы переходят в плезиохронный режим работы и берут на себя синхронизацию тактовых генераторов низших уровней. Таким образом, при наличии только одного главного генератора требования к стабильности тактового генератора низших уровней остаются высокими.
При взаимной синхронизации тактовых генераторов каждая станция синхронизируется по усредненной величине тактовых частот всех своих трактов приема («демократическая» синхронизация). Возможна и иерархическая система взаимной синхронизации, в которой более стабильные тактовые генераторы имеют большее влияние - тогда каждая станция синхронизируется по средневзвешенной частоте трактов приема.
Контрольные вопросы
1. Назначение синхронизации
2. Структура, характеристики и основные параметры тракта ИКМ 30
3. Способы синхронизации по тактовой частоте, по циклам и сверхциклам
4. Сетевая синхронизация
5. Способы синхронизации цифровых сетей - синхронные и асинхронные сети
6. Линейное кодирование. Назначение, свойства линейных кодов
Технологии передачи информации на физическом уровне
Цель работы
Целью работы является изучение основных уровней эталонной модели взаимодействия открытых систем OSI, основных принципов передачи информации на физическом уровне, видов модуляции и их значение, видов линейных кодов и принципы их использования на сети телекоммуникации.
Задание
1. По исходным данным (таблица 1) выполнить линейное кодирование исходной кодовой последовательности кодами NRZ, RZ, AMI, HDB-3
Таблица 1
№ п/п Исходная кодовая последовательность с учетом знака первого единичного импульса для кодов AMI и HDB-3
1 0101100010000001011011000001000000
2 - 0100010001101000001011111000001000
3 0110100011010010000010110100000001
4 - 1110101011000100001011000000001100
5 - 0100010010110000010101011100001011
6 1001110101000001011101110000010000
7 - 0010101110100010000101110101000010
8 1010000111010001000001010100001000
9 - 0101100100010000011101101000010001
10 1011011110000100101000001011011000
11 - 1110100010000001001000010110000010
12 - 1000011010001000010011100000010100
13 0101110110000001010100011000000111
14 - 1100010010000010001001101000010000
15 0111110000001000111000110000001010
16 1001111100000001010001101000001000
17 - 1100101010000100010011000000101101
18 0110001000011110101000010010000101
19 - 1011011000000100111010100001000101
20 0010111010110000000010011100110000
21 0111001000001000001001000010001100
22 - 0100100100001001110000101010000001
23 1101011000010100000001000011110000
24 0100001001001000011101000011000000
25 - 1000001100000010101100000100001010
26 - 1100011100001000001100001101000000
27 1001111000001010111001000010000100
28 - 0110110110000100000000101011000001
29 - 1000000001110000010010010000010000
30 0110000100010000010110000000010100
Список литературы
1. Галкин В.А. и др. Телекоммуникационные сети. Уч. Для бакавров направления «Информационные технологии»: M, 2003.
2. Ломовитский В.В., Михайлов А.И. и др.; Основы построения систем и сетей передачи информации - M., 2005.
3.Битнер В.И. Принципы и протоколы взаимодействия телекоммуникационных сетей.- M., 2008.
4. Крухмалев В.В. и др. Основы построения телекоммуникационных систем и сетей. - M., 2008.
Контрольные вопросы
1. Уровни эталонной модели взаимодействия открытых систем OSI
2. Что такое данные?
3. Какие типы физического кодирования применяются при передаче данных по каналам связи
4. Что такое модуляция?
5. Что такое цифровое кодирование?
6. Что такое цифровой сигнал?
7. Приведите преимущества цифровой передачи
8. Для чего предназначена дискретизация во времени
9. Квантование по уровню. Линейные и нелинейные способы квантования
10. Законы квантования
11. Что такое шум квантования?
12. Как выполняется кодирование квантованных сигналов?
13. Какие требования существуют при АЦП- ЦАП для хорошего качества приема- передачи сигнала
14. Правила кодирования- декодирования сигнала по закону СЕРТ (ИКМ 30/32)
15. В каких модулях ЭАТС выполняются функции АЦП и ЦАП для аналоговых линий?
16. Линейное кодирование. Назначение, свойства линейных кодов
Эталонная модель взаимодействия открытых систем OSI
Базовая эталонная модель OSI является концептуальной основой, определяющей характеристики и средства открытых систем. Она определяет взаимодействие открытых систем, обеспечивающее работу в одной сети систем, вьшускаемых различными производителями, и координирует: • взаимодействие прикладных процессов; • формы представления данных; • единообразное хранение данных; • управление сетевыми ресурсами; • безопасность данных и защиту информации; • диагностику программ и технических средств.
Модель разработана международной организацией стандартов (МОС) - ISO и широко используется во всем мире как основа концепций информационных сетей и их ассоциации. На базе этой модели задаются правила и процедуры передачи данных между открытыми системами. Рассматриваемая модель так же описывает структуру открытой системы и комплексы стандартов, которым она должна удовлетворять. Основными элементами модели являются уровни, объекты, соединения, физические средства соединения.
В модели OSI средства взаимодействия делятся на семь уровней: прикладной, представительный, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный, физический.
Уровни модели OSI
Ниже перечислены (в направлении сверху вниз) уровни модели OSI и указаны их общие функции.
Уровень приложения (Application) - интерфейс с прикладными процессами.
Уровень представления (Presentation) - согласование представления (форматов, кодировок) данных прикладных процессов.
Сеансовый уровень (Session) - установление, поддержка и закрытие логического сеанса связи между удаленными процессами.
Транспортный уровень (Transport) - обеспечение безошибочного сквозного обмена потоками данных между процессами во время сеанса.
Сетевой уровень (Network) - фрагментация и сборка передаваемых транспортным уровнем данных, маршрутизация и продвижение их по сети от компьютера-отправителя к компьютеру-получателю.
Канальный уровень (Data Link) - управление каналом передачи данных, управление доступом к среде передачи, передача данных по каналу, обнаружение ошибок в канале и их коррекция.
Физический уровень (Physical) - физический интерфейс с каналом передачи данных, представление данных в виде физических сигналов и их кодирование (модуляция).
Передача данных на физическом уровне. Под данными понимают информацию, закодированную в цифровой форме. При передаче данных по каналам связи применяют два основных типа физического кодирования - на основе синусоидального несущего сигнала и на основе последовательности прямоугольных импульсов. Первый способ часто называют также модуляцией или аналоговой модуляцией, подчеркивая тот факт, что кодирование осуществляется за счет изменения параметров аналогового сигнала. Второй способ обычно называют цифровым кодированием. Эти способы отличаются шириной спектра результирующего сигнала и сложностью аппаратуры, необходимой для их реализации.
При использовании прямоугольных импульсов спектр результирующего сигнала получается весьма широким. Это не удивительно, если вспомнить, что спектр идеального импульса имеет бесконечную ширину. Применение синусоиды приводит к спектру гораздо меньшей ширины при той же скорости передачи информации. Однако для реализации синусоидальной модуляции необходима более сложная и дорогая аппаратура, чем для реализации прямоугольных импульсов.
В настоящее время все чаще данные, изначально имеющие аналоговую форму - речь, телевизионное изображение, - передают по каналам связи в дискретном виде, т. е. в виде последовательности единиц и нулей. Процесс пр
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
