|
| |
|
Слаботочка Книги на сети, можно считать различные процедуры сигнализации, которые используются на сети. Чаще всего именно несовместимость систем сигнализации вызывает необходимость введения промежуточных устройств сопряжения. Одно из наиболее часто используемых устройств сопряжения осуществляет преобразование тастатурного набора номера в декадные импульсы постоянного тока, воспринимаемые устройствами декадно-шаговых станций. Преобразование тастатурного набора в декадный является достаточно общим требованием, которому должны удовлетворять стандартные модули с тем, чтобы обеспечить согласование стыков. Устройство сопряжения абонентского шлейфа (абонентский комплект). Самым распространенным видом устройства сопряжения на сети, иным, чем в случае соединений оконечных устройств, является абонентский комплект на центральной станции. Вследствие особенностей обычных оконечных устройств абонентов, с одной стороны, и свойств электромеханических коммутационных приборов, с другой стороны, это устройство сопряжения обладает рядом характеристик, которые оказываются особенно обременительными для электронных приборов коммутации. Основные функциональные требования, предъявляемые к этому устройству сопряжения на существующей аналоговой сети, сводятся к следующему. Питание. Подключение источника постоянного тока к шлейфу (обычно напряжением 48 В) для обеспечения возможности сигнализации постоянным током и создания тока подмагничивания угольных микрофонов. Защита от опасных напряжений. Защита оборудования и обслуживающего персонала от поражения молнией, мощных наводок на линиях или коротких замыканий. Посылка вызывных сигналов. Подача сигнала частотой 20 Гц и амплитудой 86 В для запуска звонка в телефонном аппарате. Этот сигнал обычно подается периодически в течение 2 с с интервалом в 4 с. Контроль и наблюдение. Обнаружение сигнала вызова (снятия микротелефонной трубки с рычага) по протеканию тока в линии. Проверка. Возможность внешней проверки абонентского шлейфа или внутренней проверки коммутационной схемы. Новые системы коммутации, которые работают в окружении оборудования различных типов с различными процедурами обслуживания, должны обеспечить выполнение всех перечисленных выше функций обычным образом. В результате этого стоимость станционных окончаний абонентских шлейфов может достигать 50 % общей стоимости цифровой системы коммутации [22]. Разработчики электронной техники усиленно работают над тем, чтобы создать экономически оправданную реализацию этого устройства сопряжения. Проблема исключи- тельно трудна для решения средствами полупроводниковой электроники (как аналоговой, так и цифровой) из-за необходимости обеспечения высоких напряжений и больших токов. 1.2.11. Специальные виды обслуживания Основная задача телефонных компаний - обеспечение обслуживания абонентов телефонной связью. Иногда этот вид обслуживания называют простая традиционная телефонная связь , сокращенно POTS (plain old telephone service). Кроме POTS, телефонные компании предоставляют целый ряд специальных видов обслуживания, таких как распределение радио- и телевизионных программ, фототелеграфная связь, автоматическая телеграфная связь, факсимильная связь, передача данных. Некоторые из этих видов обслуживания, в частности передача телевизионных программ, требуют особого рассмотрения и учета при проектировании сети. Распределение телевизионных программ явилось главным стимулом для создания в Соединенных Штатах национальной сети радиорелейных линий. Большая часть других видов обслуживания, в частности передача данных, после введения некоторых вспомогательных устройств могла быть предоставлена сетью связи, спроектированной для передачи речи. Таким образом, при реализации таких видов обслуживания, в которых используются обычные речевые каналы, приходится представлять свои сигналы в виде речеподобных сигналов. Оставшаяся часть этого подраздела посвящена обсуждению основных вопросов использования телефонных сетей для передачи данных. Передача данных. Когда рёчь идет об использовании телефонной (аналоговой) сети общего пользования для передачи данных, следует учитывать то особое место, которое занимает требование введения модулятора и демодулятора (модема) для обеспечения определенного вида передачи с несущей. Хотя физические линии, на которых организуются абонентские шлейфы, позволяют передавать и колебания низких частот, включая и постоянный ток, остальная часть телефонной сети обычно не пропускает частоты ниже 300 Гц. Можно указать на два основных элемента, которые ограничивают полосу частот снизу: устройства перехода с двухпроводного тракта на четырехпро-водный и разделительные фильтры в системе с ЧРК. В модемах, используемых при передаче данных, применяются следующие виды модуляции: частотная манипуляция, применяемая обычно в дешевых модемах при низкоскоростной передаче данных; различные виды манипуляций сдвигом фазы и амплитуды, и, наконец, амплитудная модуляция с ОБП - эти виды преобразований применяются обычно в модемах при высокоскоростной передаче данных. Второе обстоятельство, которое следует учитывать при использовании телефонной сети для передачи данных, заключается в ограничении полосы частот приблизительно до 3 кГц, что вызвано наличием разделительных фильтров в системе с ЧРК, использованием на линиях пупиновских катушек, а также наличием полосовых фильтров в оконечных устройствах передачи речи в цифровой форме (см. гл. 3). Главное следствие ограничения полосы частот - это ограничение скорости передачи сигналов или скорости передачи кодовых элементов, что в конечном счете приводит к ограничению скорости передачи данных. Обычно модемы позволяют осуществлять передачу сигналов со скоростью 2400 символов в секунду, если используются несуш1е, лежагцие в области частот 1700 ...1800 Гц. В некоторых модемах используют передачу нижней боковой полосой с несущей, равной 2850 Гц, что позволяет вести передачу со скоростью 4800 символов в секунду. Как уже было указано, особенности восприятия абонентом речи таковы, что для обеспечения заданного качества передачи речи нет необходимости осуществлять строгую регулировку фазовой характеристики канала (группового времени прохождения сигнала). Однако при высокоскоростной передаче данных предъявляются достаточно жесткие требования к фазовой характеристике канала, чтобы предотвратить возможность возникновения межсимвольной интерференции. Таким образом, если для высокоскоростной передачи данных используется обычный канал ТЧ, то необходима предварительная коррекция его характеристик. Коррекция выполняется телефонными компаниями по соответствующим ежемесячным расценкам путем регулировок типа С на арендуемых линиях связи. Регулировки типа С могут производиться в различном объеме, который определяет степень коррекции как фазовых, так и амплитудных искажений. Аналогичные операции могут выполняться и в самих модемах. Большинство низкоскоростных модемов (синхронного типа) обычно содержат устройство фиксированного выравнивания, предназначенное для компенсации фазовых искажений, возникающих при обычном соединении. При передаче данных с более высокими скоростями необходимо вводить автоматическую регулировку выравнивания. Автоматический выравниватель сначала передает некоторую пробную последовательность, в соответствии с которой путем измерения откликов на определенные тестовые сигналы определяются характеристики канала передачи. Затем в приемной части каждого модема производится регулировка устройства выравнивания, что обеспечивает компенсацию амплитудных и фазовых искажений в канале. Высокоскоростная передача данных по коммутируемым линиям требует выполнения операций автоматического выравнивания в самом модеме, поскольку характеристики канала меняются при каждом соединении. Недавно телефонные компании объявили о возможности выполнения другого вида регулировок, которые получили название регулировок типа D. Этот вид регулировок позволяет получить уровень шума, а также коэффициент нелинейных искажений ниже нормы, обычной для арендуемых линий, даже при проведении регулировок типа С. Регулировки типа D обычно не выполняются для отдельной линии. Вместо этого телефонные компании выбирают ряд линий и проводят их испытания до тех пор, пока не будет найдена одна с соответствующим качеством передачи. Иногда это позволяет избежать использования кабельной линии связи, которая содержит пары, идущие от коммутационных станций с высоким уровнем помех. В отличие от линий передачи речи, которые мало чувствительны к импульным помехам, линии передачи данных более восприимчивы к ним, даже в большей степени, чем к обычному фоновому (белому) шуму. По мере того как все большая часть оборудования старых систем будет сниматься с использования, качество передачи по сети будет улучшаться. Следует отметить, что даже при проведении регулировок обоих типов на самых лучших арендуемых линиях связи всегда остаются определенные помехи и искажения. Они ограничивают возможность высокоскоростной передачи данных, допуская лишь передачу со скоростью не выше 9600 бит/с. Одним из наиболее общих способов получения скорости 9600 бит/с является передача сигналов со скоростью 2400 символов в секунду (скорость передачи элементарных сигналов) с последующим представлением четырех битов информации путем кодирования в виде одного из 16 символов, передаваемых в течение каждого сигнального интервала. Коммутируемые соединения обычно отраничивают скорость передачи значением 4800 бит/с, поскольку в этом случае соединение проходит через коммутационное оборудование; характеристики каждого соединительного тракта отличаются для каждого соединения, причем эти характеристики нужно корректировать всякий раз, когда устанавливается данное соединение; и, наконец, уровень помех на коммутируемых линиях всегда выше, чем на арендуемых. Другое важное обстоятельство, которое следует учитывать при .организации передачи данных на большие расстояния,- это влияние эхо-заградителей. Как уже говорилось в разд. 1. 2. 7, эхо-заградитель блокирует сигнал в цепи обратной связи, если идет передача сигнала по прямому пути четырехпроводной цепи. Таким образом, действующие эхо-заградители фактически мешают при дуплексном режиме /работы. Если принят полудуплексный режим работы, то даже в этом случае, чтобы изменить направление передачи, необходимо обеспечить время неактивности эхо-заградителей, равное 100 мс. По этой причине были использованы некоторые другие устройства, которые позволили нейтрализовать действие эхо-заградителей с помощью специальных сигналов управления, передаваемых методами внутриканальной сигнализации непосредственно с терминалов. Влияние эхо-заградителей устраняется передачей чистого тона в полосе частот от 2010 до 2240 Гц в течение 400 мс. Эхо-заградители остаются заблокированными до тех пор, пока в канале присутствуют сигналы. Таким образом, модемы могут обеспечить подключение сигнальных частот и начать дуплексную передачу данных после того, как будет осуществлена первая блокировка эхо-заградителей. Если в канале сигнал отсутствует в течение 100 мс, то блокировка эхо-заградителей снимается, и они вновь включаются в работу. Следовательно, Для работы в полудуплексном режиме требуются быстрые переключе- Ния линий. 1.3. Введение в цифровую связь Представление речи в виде цифровых сигналов и их передача впервые стали реализуемыми в конце 50-х годов, когда экономические, функциональные и надежностные характеристики твердотельных элек- тронных приборов достигли достаточно высокого уровня. Фирма Bell System впервые установила для коммерческого применения цифровые системы в 1962 г., когда в Чикаго начали использовать системы передачи Т1 для образования пучков соединительных линий [23]. С этого времени было разработано целое семейство систем передачи типа Т (Т1, Т1С, T1D, Т2, Т4), в каждой из которых предусмотрено временное группообразование телефонных сигналов, представленных в цифровой форме. Вслед за системами передачи типа Т для связи между станциями фирма Western Electric и многочисленные независимые изготовители разработали цифровые многоканальные системы для применения на длинных абонентских линиях. Однако многоканальные абонентские системы не использовались так же широко, как системы передачи типа Т. В планах использования систем передачи типа Т указывается, что к 1985 г. 50% соединительных линий будут цифровыми [24]. Первая в мире цифровая СВЧ радиосистема, предназначенная для серийного производства, была установлена в Японии фирмой Nippon Electric Company (NEC) в 1968 г. Цифровые СВЧ системы начали появляться в США в начале 70-х годов для специализированных служб передачи данных. Первой из таких систем была цифровая сеть, созданная фирмой Data Transmission (Datran) . Первая СВЧ линия для телефонной сети США общего пользования была получена от фирмы NEC (Япония) для установки на телефонной сети Нью-Йорка между Бруклином и Норт-Стэйтн-Айлендом в 1972 г. [25]. С этого времени цифровые СВЧ системы были разработаны и установлены несколькими изготовителями в США на внутризоновых и местных сетях. Было доказано также, что цифровая техника полезна не только для систем передачи, но в той же степени и для выполнения функций коммутации. Первой страной, использовавшей в 1970 г. цифровую коммутацию в телефонной сети, была Франция [26]. Цифровая коммутация на сети общего пользования США впервые была применена в начале 1976 г., когда фирма Bell System начала эксплуатацию своей станции типа № 4 ESS [27] в качестве междугородной станции класса 3 в Чикаго. Через два месяца после этого фирма Continental Telephone ввела в эксплуатацию междугородную цифровую коммутационную станцию типа IMA2 в г. Риджкрест, шт. Калифорния, поставленную фирмой TRW-Vidar [28]. Первая цифровая оконечная АТС начала работать в июле 1977 г. в маленьком городе Ричмоцд-Хилл, шт. Джорджия [29]. Эта станция была поставлена фирмой Stromberg-Carlson для Coastal Utilities, небольшой независимой телефонной компании. 1.3.1. Преобразование речи в цифровую форму Основной алгоритм кодирования речи, используемый в системах передачи типа Т и в большинстве других видов аппаратуры с цифровым представлением речи во всем мире, представлен на рис. 1.25. Первый Оборудование фирмы Datran перешло в 1976 г. к другой фирме, предоставляющей услуги специализированных сетей общего пользования,- Southern Pacific Communications.  Дискретизация -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 Квантование 1101 1001 0011 Кодирование 0010 1010 Рис. 1.25. Процесс аналого-цифрового преобразования речи шаг при аналого-цифровом преобразовании состоит в периодической дискретизации сигнала. Как показано в гл. 3., в дискретах содержится вся информация, необходимая для восстановления исходного сигнала ка приеме, если дискреты формируются с частотой 8 кГц. Второй шаг I процессе аналого-цифрового преобразования состоит в квантовании, . е. определении того, на какой интервал амплитуд из группы смежных интервалов приходится значение дискрета. По существу, в процессе 1и1антования амплитуда каждого дискрета, которая может принимать прерывные значения, заменяется дискретной величиной, размещен--юй в середине соответствующего шага квантования. Поскольку кван-№ванные дискреты имеют дискретные уровни, они представляют собой [ногоуровневый цифровой сигнал. Для передачи квантованные по амплитуде дискреты преобразуются двоичные кодовые комбинации. (Только с иллюстративной целью на 1 2 3 4 5 6 7 8 9 [10] 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 |