|
| |
|
Слаботочка Книги Проблема неустойчивости усложняется из-за наличия искусственной задержки, которая возникает в цифровых системах коммутации с ВРК. И хотя задержка при коммутации в цифровой системе составляет всего несколько сотен микросекунд и, в основном, неощутима пользователем, тем не менее она эквивалентна введению 50... 65 км кабеля. Эта дополнительная задержка приводит к снижению частот возбуждения, которые в противном случае могли бы лежать за пределами полосы речевых сигналов и могли быть эффективно отфильтрованы в кодере и декодере. Как уже упоминалось в гл. I, диффсистемы широко применяются на стыках с междугородной сетью связи, где средства передачи в основном являются четырехпроводными. В этих случаях с нестабильностью четырехпроводной цепи борются, внося в тракты передачи более коротких междугородных линий связи некоторое предварительно определенное затухание (остаточное затухание). На более длинных линиях с явлениями эха и возбуждения борются с помощью эхо-заградителей. На цифровых коммутационных станциях класса 5 можно было бы предотвратить возникновение нестабильности таким же образом: предусматривая внесение некоторого затухания в процессе кодирования и декодирования сигналов. Если для местных соединений необходимое затухание сигнала является вполне приемлемым (оно может составлять приблизительно 2... 3 дБ на каждый тракт [17]), то дополнительное затухание, которое нужно было бы внести при установлении некоторых междугородных соединений, было бы недопустимо большим. Из приведенного обсуждения следует, что использование регулируемого затухания является одним из решений проблемы устойчивости. Необходимое затухание вносится в тракт передачи речевых сигналов при установлении только местных соединений, поскольку на кабелях междугородной связи оно уже внесено в соответствии с расчетом. Второе решение проблемы устойчивости состоит в более точном согласовании полных сопротивлений диффсистем. Хотя почти полное исключение возможности нежелательной связи трактов передачи весьма дорогостоящая процедура, тем не менее для обеспечения требуемого разделения трактов передачи можно применять только две схемы согласования: одну - для непупинизированных, другую - для пупинизированных линий связи [18]. Второе решение имеет преимущество перед первым, состоящее в том, что (при установлении междугородных соединений) оно позволяет добиться лучшего согласования, а следовательно, более высокой устойчивости трактов. Другая возможность обеспечения цифровой коммутации с нулевым затуханием состоит в использовании эхо-заградителей [19]. Для более полного знакомства с проблемой коммутации с нулевым затуханием и другими проблемами передачи цифровых сигналов, связанными с цифровой коммутацией на местных сетях, следует обратиться к литературе [17, 18]. Заметим, что полностью цифровые сети (с четырехпроводными телефонными аппаратами) исключают проблему устойчивости, поскольку они не содержат двухпроводных аналоговых линий. Речевые сигналы преобразуются в цифровую форму непосредственно в телефонном аппарате и далее передаются по отдельному пути от приемника речевого сигнала на передающем конце к телефонному аппарату в пункте назначения. Таким образом, прямая четырехпроводная цепь полностью исключает возможность возникновения эха и возбуждения канала, обеспечивая, следовательно, для всех видов соединений передачу с нулевым затуханием. 5.5.2. Borscht В гл. 1 были описаны основные требования к устройствам сопряжения абонентских линий. В этом разделе эти требования повторяются, но уже с добавлением требований, обусловленных сопряжением с системами цифровой коммутации: кодирование и переход с двухпроводного тракта на четырехпроводный (диффсистема). Полный перечень требований к устройствам сопряжения Известен под названием BORSCHT [20]: В (Battery feed) - электропитание; О (Overload Protection) - защита от опасных напряжений; R (Ringing) - посылка вызывных сигналов; S (Supervision) - контроль за состоянием шлейфа; С (Coding) - кодирование; Н (Hybrid) - реализация диффсистемы; Т (Test) - испытания абонентских линий. Как уже упоминалось в гл. 1, высокое напряжение, низкое сопротивление и требование к уровню токов, необходимые для выполнения многих из перечисленных функций, оказываются особенно трудными при реализации устройств сопряжения на ИС. Первое поколение цифровых коммутационных систем снизило расходы на сопряжение (линейные комплекты) путем введения концентраторов, на которых выполнялась аналоговая коммутация и обеспечивался доступ к общим кодекам [21]. Разработчики интегральных схем упорно работают над тем, чтобы уменьшить стоимость устройства сопряжения с абонентской линией (абонентского комплекта), которое получило название SLIC (sibscriber line interface circuit). Более подробное описание устройства SLIC, разработка которого велась в течение 5 лет, читатель может найти в литературе [22]. Поскольку стоимость реализации отмеченных функций быстро снижается, то современная тенденция состоит в использовании индивидуальных устройств SLIC на каждую линию [23]. Для более детального знакомства с обширным обзором по применению микроэлектроники в телефонии читатель может обратиться к литературе [24]. 5.5.3. Конференц-связь В аналоговых системах конференц-связь организуется просто путем совмещения индивидуальных сигналов с использованием моста конференц-связи. Если говорят одновременно два человека, то их речь накладывается одна на другую. Кроме того, активный участник переговоров может услышать, когда начнет говорить другой участник переговоров. Естественно, что такой же подход можно использовать и в цифровых коммутационных системах, если сначала преобразовать сигналы в аналоговую форму, сложить их, а затем вновь преобразовать сигналы в цифровую форму. Как уже было описано в гл. 3, МККТТ рекомендованы к использованию два закона преобразования, закон с р = 255 и закон А, как обладающие особым свойством - оба легко линеаризируются с использованием цифровых эквивалентов. С учетом этого свойства закона кодирования дополнительная функция может выполняться цифровым способом: сначала все кодовые комбинации преобразуются в кодовые комбинации с линейным форматом, последние складываются, а результаты преобразуются в компрессированные форматы. Что касается пользователя, то для него описанная операция выглядит как обычное аналоговое суммирование. При организации конференц-связи для Л участников совещания, должно быть выполнено N отдельных суммирований - по одному суммированию для каждого участника совещания, причем суммирование производится по всем сигналам, исключая его собственный сигнал. Другим методом организации конференц-связи, особенно подходящим в случае адаптивной ДМ речевых сигналов, является контроль активности всех участников переговоров и коммутации цифрового сигнала наиболее громкоговорящего абонента к другим участникам. Следовательно, для каждого участника переговоров необходимо предусмотреть, по крайней мере один, декодер для измерения активности каждого участника. Хотя этот способ функционально отличен от способа, основанного на использовании обычной аналоговой схемы конференц-связи, тем не менее по результатам он практически не отличается от использования эхо-заградителей на длинных междугородных линиях связи. Вопросы, связанные с организацией конференц-связи, возникают также, если цифровой телефонный аппарат имеет добавочный, тоже цифровой, телефон. В этом случае также следует либо суммировать отдельные сигналы, либо предоставить канал тому, кто громче говорит. Более детальное изложение вопросов организации конференц-связи на цифровых УТС читатель может найти в литературе [25]. 5.5.4. Трансмультиплексирование Трансмультиплексор предназначен для преобразования сигналов с временным разделением, занимающих определенный уровень цифровой иерархии, в сигналы с частотным разделением, занимающие определенный уровень аналоговой иерархии, и наоборот. Общий пример преобразования приведен на рис. 5. 32, где пять сигналов DS-1, образованных каждый из сигналов 24 каналов с временным разделением, преобразуются в сигналы вторичных групп, содержащих каждая сигналы 60 каналов с частотным разделением. Трансмультиплексирование -125 мкс- Времн Трансмультиплексор 312 552 1 И I Частота, кГц Рис. 5.32. Трансмультиплекстор для преобразования пяти сигналов в две супергруппы применяется в первую очередь на стыке между цифровыми междугородными коммутационными системами и системами передачи по длинным междугородным линиям связи, такими как системы TD-2, ТН-3 и аналоговая радиосистема AR-6A. По выполняемым функциям трансмультиплексор, показанный на рис. 5. 32, эквивалентен непосредственному соединению цифрового блока разделения каналов (цифровое каналообразующее оборудование) и аналогового блока объединения каналов с частотным разделением. Трансмультиплексор обходится значительно дешевле, чем реализация сначала разделения, а затем вновь объединения каналов, так как он позволяет избежать столь дорогостоящего оборудования согласования систем сигнализации, которое обеспечивается устройствами сопряжения речевых каналов в обычном оборудовании систем передачи. При разработке трансмультиплексоров используются два основных метода. В первом случае просто осуществляется реализация на блоках разделения и объединения каналов, но без дорогостоящего оборудования согласования сигнализации. Примерами таких систем являются преобразователи LT-1 фирмы Bell System и 4691 А/В ЧРК/ИКМ фирмы GTE [261. Второй и более поздний по времени подход предполагает преобразование групповых сигналов систем передачи с ЧРК непосредственно в цифровую форму и использование цифровых методов обработки сигналов для реализации таких традиционных операций аналоговых систем, как фильтрация, смешение и усиление. В этом случае цифровые эквиваленты сигналов с одной боковой полосой частот обрабатываются таким образом, что формируются сигналы ТЧ, представленные в цифровой форме (ИКМ сигналы). При преобразовании в обратном направлении (ВРК в ЧРК) цифровые сигналы с временным разделением подвергаются цифровой обработке так, что в результате формируется цифровое представление группы объединенных сигналов с одной боковой полосой частот. Затем с помощью обычных преобразователей цифрового сигнала в аналоговый формируется групповой сигнал в ЧРК. Примеры трансмультиплексоров последнего типа можно найти в литературе [27, 28]. ЗАДАЧИ 5. I. Сколько соединений четырехпроводных речевых каналов можно установить при помощи двусЛронней шины коммутации АИМ сигналов, если минимально допустимая ширина импульса равна 250 не? 5. 2. На каждый вход коммутационной схемы типа ВП, показанной на рис. 5. 19, поступают сигналы DS-1, сформированные системой передачи с ВРК. Какова будет сложность реализации схемы, если предварительно все тракты, по которым идет передача сигналов DS-1, будут разбиты на группы по 5 трактов в каждой, а затем 5 трактов каждой группы будут объединены на базе временного разделения так, что будет сформировано всего 16 входящих цифровых трактов по 120 каналов в каждом? Какова будет сложность реализации мультиплексоров? (Т. е. сколько точек коммутации и битов памяти будет использовано в мультиплексорах?) 5. 3. Пользуясь графом Ли и методом Якобеуса, определите вероятности блокировки первой коммутационной схемы, приведенной в табл. 5.5 (к=Ь), если два из 16 входов окажутся соединенными с абонентами, создающими на каждый вход нагрузку 1 Эрл. (Возможно, эти линии могли бы быть вызываемыми по номеронабирателю портами ЭВМ.) (.Пояснение: два входа будут постоянно заняты, нагрузка остальных входов продолжает оставаться равной 0,1 Эрл.) 5.4. Повторите задачу 5.3, но примите, что вместо двух занятых входов будут повреждены два выхода из модуля первого звена. 5. 5. Сколько точек коммутации требуется для построения трехзвенной пространственной коммутационной схемы емкостью 1024 линий, если нагрузка на каждый вход составляет 6 CCS а максимально допустимое значение вероятности блокировки (при использовании для анализа вероятностного графа Ли) равна 0,005? а) п = 16, N/n = 64; б) N = 32, N/n = 32; в) = 64, N/n = 16. 5. 6. Какова вероятность блокировки (вычисленная на основе графа Ли) коммутационной схемы типа ВП, показанной на рис. 5. 19, если нагрузка на канал составляет 0,2 Эрл? а) Примите, что каждый вход с ВРК представляет собой 24-канальную группу межстанционных соединительных линий. б) Примите, что к каждому входу с ВРК подключен выход каналообразующего блока системы передачи, используемого для объединения на основе временного разделения 24 каналов; причем каждый соединен с аналоговым оборудованием сопряжения с линией, нагрузка которой равна 0,2 Эрл. 5. 7. Спроектируйте коммутационную схему типа ПВП емкостью 128 трактов с ВРК первичной группы иерархии МККТТ (30 речевых каналов на один вход). Вероятность блокировки должна быть меньше 0,002 при нагрузке на канал 0,2 Эрл. Сколько потребуется блоков временной коммутации? Какова сложность реализации коммутационной схемы? 5. 8. Повторите задачу 5. 7 для проектирования схемы ВПВ. 5. 9. Определите число точек коммутации Л и общее число битов памяти Ng, требуемых для построения коммутационной схемы ВПВ, заданной следующим образом: число линий - 32; звено пространственной коммутации 1; число каналов в цикле - 30; временное расширение - 2. 5. 10. Какова вероятность блокировки коммутационной схемы задачи 5.9, если нагрузка на канал составляет 0,9 Эрл? 5.11. Сколько битов памяти необходимо предусмотреть в схеме блока временной коммутации, если в тракте содержится 60 каналов, а за каждый временной интервал передается 9 битов? Одно гектосекундозанятие в час (1 CCS) равно 1/36 Эрл, следовательно, 6 CCS = = 1/6 Эрл.- Прим. перев. ГЛАВА 6 ЦИФРОВАЯ РАДИОСВЯЗЬ В гл. 4 рассматривались различные методы преобразования цифровых сигналов для передачи по проводным лниям. Вообще говоря, в этом случае ширина полосы сигнала не является критичной, поскольку в парах кабеля (не имеющих пупиновских катушек) полоса жестко не ограничивается. Если в проводной системе требуется увеличить скорость передачи цифрового сигнала, то можно увеличить скорость передачи символов в линии, а регенераторы сдвинуть ближе друг к другу, чтобы компенсировать возросшие затухание и переходные помехи. По этой причине в гл. 4 придавалось особое значение p;i iшчным формам передачи двоичных сигналов. Однако в радиосистема\ оычно устанавливают точные границы полосы передачи, чтобы организовать четко определенные стволы, не создающие взаимных помех. Максимальное использование этих стволов часто означает, что необходимо применить способы многоуровневой передачи сигналов для того, чтобы достигнуть высоких скоростей передачи цифрового сигнала, несмотря на ограничение полос. И действительно, чтобы гарантировать определенный минимум эффективности использования радиочастотного спектра. Федеральная комиссия по связи в США установила определенные скорости передачи цифрового сигнала, которые должны быть обеспечены при цифровой радиосвязи в диапазоне СВЧ [ 1 ]. По существу, эти минимальные скорости передачи устанавливают примерно то же число каналов ТЧ (при скорости передачи 64 кбит/с), которое достигается в существующих аналоговых радиосистемах с частотной модуляцией. Вспомним, что в существующих аналоговых СВЧ радиосистемах используется частотная модуляция сигналами с частотным группообразованием и одной боковой полосой. Поскольку в процессе частотной, модуляции эффективная полоса, отводимая на каждый канал ТЧ, увеличивается в 2 - 4 раза (см. табл. 1. 6 и 1.7), полоса цифровых сигналов сопоставляется с 8 ... 16 кГц на канал ТЧ (вместо 4 кГц). При использовании прогрессивных методов модуляции цифровые системы могут обеспечить то же число каналов ТЧ (скорость передачи 64 кбит/с), что и их аналоговые эквиваленты с ЧМ. Однако введение аналоговой радиосистемы с одной боковой полосой типа AR-6A, линейные испытания которой были недавно проведены фирмой Bell System, означает, что в отношении эффективности использования полосы цифровые радиосистемы не будут конкурентоспособными до тех пор, пока не будут использоваться алгоритмы аналого-цифрового преобразования с пониженной скоростью передачи. В дополнение к минимальным значениям скоростей передачи, установленным ФКС, конкуренция среди изготовителей цифровых СВЧ радиосистем и экономичность получения максимально возможного числа каналов ТЧ в радиосистемах стимулируют разработку прогрессивных способов модуляции цифровыми сигналами, в результате чего достигаются еще более высокие скорости передачи. В первой 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 |