Раздел 1. Виды и построение сетей связи

Содержание

Раздел 1. Виды и построение сетей связи

1.1. Способы построения сетей связи. 2

1.2. Структурно-топологическое построение сетей связи. 5

1.3. Эталонная модель взаимодействия открытых систем. 11

 

Раздел 2. Основы построения телекоммуникационных систем.

2.1. Методы коммутации. 16

2.2. Элементы теории телетрафика. 17

2.3. Модель коммутационного узла цифровой системы коммутации. 21

2.4. Маршрутизаторы в сетевых технологиях. 23

2.5. Системы сигнализации. 26

 

Раздел 3. Основы построения цифровых систем передачи.

3.1. Принцип временного разделения каналов. 28

3.2. Дискретизация сигнала по времени. 30

3.3. Виды АИМ модуляции. 31

3.4. Дифференциальная импульсно-кодовая модуляция. 35

3.5. Дельта-модуляция. 36

3.6. Принцип действия схемы ЦСП с ВРК. 36

3.7. Кодирующие устройства ЦСП. 38

3.8. Декодирующие устройства ЦСП. 42

3.9. Принцип построения генераторного оборудования. 43

3.10. Структура временного цикла ЦСП. 45

3.11. Цикловая синхронизация. 47

3.12. Формирование линейных цифровых сигналов. 49

3.13. Регенерация формы цифрового сигнала. 55

3.14. Ввод дискретной информации в групповой поток. 58

3.15. Принцип организации каналов передачи СУВ. 60

Раздел 1. Виды и построение сетей связи

СТРУКТУРНО-ТОПОЛОГИЧЕСКОЕ

ПОСТРОЕНИЕ СЕТЕЙ СВЯЗИ

Структурно-топологическое построение сетей связи предполагает моделирование сети, ее представление количественными показателями через соответствующие параметры, а также описание состава, конфигурации, взаимосвязи отдельных элементов и принципов установления связи.

Необходимо отметить, что под структурой в общем случае понимается модель, необходимая для описания процессов или объектов путем выделения в них элементов и определения существенных устойчивых связей между ними. При этом структуры могут быть организационными, техническими, функциональными, организационно-штатными и т. д. В рамках рассмотрения основ построения телекоммуникационных систем и сетей под структурой сети связи будем понимать характеристику, описывающую взаимосвязь входящих в нее коммутационных центров независимо от их фактического расположения и трасс прохождения линий связи на местности.

Структура сети служит для отображения потенциальных возможностей сети по распределению информации между ее отдельными пунктами. С этой целью на структурах сетей показываются коммутационные центры (КЦ), на которых может осуществляться распределение потоков информации, и ветви сети, раскрывающие схему связи между этими КЦ.

Многочисленность факторов, определяющих специфику построения различных сетей связи, ведет к многообразию их структур.

Основой для построения сети связи любой сколь угодно сложной структуры являются так называемые элементарные структуры. Принято выделять элементарные структуры двух типов:

- радиальная элементарная структура (рис. 1.4);

- кольцевая (петлевая, шлейфовая) элементарная структура (рис. 1.5).

Оба типа элементарных структур характеризуются определенным соотношением основных параметров - количеством элементов (узлов) N и количеством связывающих ветвей (линий) М:

- для радиальной элементарной структуры N > 2, М = N - 1;

- для кольцевой элементарной структуры N > 3, М = N.

Признаком отличия структур одного типа может служить количество входящих в них узлов N. При этом говорят: N-элементная элементарная структура радиального типа; N-элементная элементарная структура кольцевого типа.

Другим определяющим параметром элементарной структуры является число ветвей, инцидентных (принадлежащих) каждому узлу.

Рисунок 1.4. Варианты радиальных элементарных структур.

Рисунок 1.5. варианты кольцевых элементарных структур.

 

Так, для радиальной элементарной структуры характерным является наличие единственного узла, которому инцидентны N - 1 ветви, остальным же узлам этой элементарной структуры инцидентна лишь одна ветвь. Для кольцевой элементарной структуры характерно то, что любому узлу всегда инцидентны две ветви.

На базе элементарных структур строятся более сложные. При использовании только радиальных элементарных структур могут быть созданы например древовидные (рис. 1.6). Для сетей связи древовидной структуры сохраняется то же соотношение основных параметров, что и для радиальной элементарной структуры. Между каждой парой узлов такой структуры существует только один путь для установления связи. Другими словами, древовидная сеть - сеть односвязная. Частными случаями ее являются узловая сеть (рис. 1.6, а) с иерархическим построением и соподчинением узлов, звездообразная (рис. 1.6, б) с одним узлом и линейная сеть (рис. 1.6, в).

Рисунок 1.6. Варианты древовидных структур:а - узловая сеть с иерархическим построением, б - звездообразная сеть, в - линейная сеть

 

В узловой сети с иерархическим построением и соподчинением ее узлов имеется узел высшего класса, называемый корневым, с которым соединяются узлы первого класса (уровня). К узлам первого класса подсоединяются узлы второго, третьего (и т. д.) класса.

Кольцевая элементарная структура является базой для построения сложных структур, которые в общем случае можно разделить на полносвязные структуры (рис. 1.7, а) и неполносвязные структуры (рис. 1.7, б-е).

Сеть полносвязной структуры - сеть, соединение узлов в которой производится по принципу «каждый с каждым» и которая характеризуется следующим соотношением основных параметров

где М - количество ветвей, N - количество коммутационных центров.

 

Рисунок 1.7. Варианты кольцевых структур

 

Особенностью полносвязной сети является то, что между каждой парой узлов этой сети существует (N - 1) независимых путей для установления связи.

Для неполносвязных структур соотношение основных параметров задается двойным неравенством:

 

Варианты сетей связи смежно-кольцевой структуры представлены на рис. 1.7, б-е.

Различают: смежно-кольцевые структуры, образованные одинаковыми (рис. 1.7, б, в, г, е) и разными (рис. 1.7, д) кольцевыми элементарными структурами. Иногда структуры получают специальные названия: «Алмаз» или «Кристалл», «Соты», «Решетка», «Двойная решетка» (рис. 1.7, б, в, г, е соответственно).

Сложные комбинированные структуры сетей связи могут быть образованы совокупностью элементарных структур как радиального, так и кольцевого типа. Телекоммуникационная сеть, как правило, содержит области с различными структурами. Чаще других создаются сети узловой и радиально-узловой структуры (рис. 1.7, а и б). Выбор той или иной структуры сети определяется прежде всего экономическими показателями и требованиями к надежности, живучести, пропускной способности.

Надёжность сети связи- способность сети связи обеспечивать связь, сохраняя во времени значения эксплуатационных показателей в пределах, соответствующих условиям эксплуатации, технического обслуживания, восстановления и ремонта

Живучесть сети связи- способность сети сохранять связность при массовых разрушениях элементов или отдельных частей.

Пропускная способность сети связи – возможность сети связи заданные потоки сообщений в единицу времени.

Важным специфическим структурным свойством сетей связи является возможность представления одной и той же сети связи различными изоморфными графами без петель. Две структуры принято называть изоморфными, если между множествами узлов (вершин) существует взаимно-однозначное соответствие, сохраняющее смежность.

 

а) б)

Рисунок 1.8. Варианты структур сетей связи: а - узловая,

б - радиально-узловая

 

Граф сети связи G = (V, U) представляет собой набор точек, называемых вершинами V= {v_v v₂,..., v_n}_t которые соединены между собой линиями, называемыми ветвями U - {uij}. Это позволяет изображать любую структуру в виде, удобном для дальнейшей работы с ней (рис. 1.9, а, б).

 

Рисунок1.9. Варианты изоморфных структур сетей связи

 

В теории графов различают ориентированные и неориентированные, взвешенные и помеченные графы.

В ориентированных графах сообщения в ветвях (линиях и каналах связи) передаются только в одном направлении (рис. 1.10, а). В неориентированных графах сообщения могут передаваться в обоих направлениях (рис. 1.10, б).

 

Рисунок 1.10. Граф: а - ориентированный, б - неориентированный, в - взвешенный

 

Взвешенным называется граф, в котором вершинам и ветвям соответствуют некоторые числа, называемые весами. Весом может быть пропускная способность (С), надежность, живучесть и т. д. элемента сети связи. На рис. 1.10, в представлен взвешенный граф, где в качестве веса выбрана пропускная способность направления связи, выраженная в количестве каналов.

Граф, в котором вершины пронумерованы, называется помеченным или размеченным. Иногда при работе на вычислительных машинах возникает необходимость проанализировать сеть связи, не прибегая к изображению ее в виде графа. Одной из форм математического представления сети связи (графа) является алгебраическое задание ее с помощью ряда структурных матриц.

Пусть задан граф G = (V, U), вершины которого пронумерованы в произвольном порядке. Структурной матрицей смежности (соседства) |А| = la_ijl помеченного графа G = (V, U) с n вершинами называется матрица размера nхn, в которой а_ij = 1, если вершина v_i связана с вершиной V_j., и а= 0 в противном случае. Таким образом, существует взаимно однозначное соответствие между помеченными графами с N вершинами и матрицами размера nхn с нулями по диагонали. Для помеченного графа G, показанного на рис. 1.10, б, матрица смежности имеет следующий вид:

 

 

 

Легко заметить, что суммы элементов матрицы ||A|| по строкам (столбцам) равны степеням (рангам) вершин графа G.

Степенью вершины графа G называется количество входящих и исходящих из него ветвей.

Другой матрицей, связанной с графом G, в котором пронумерованы (помечены) вершины и ребра, является матрица инциденций

(||B|| = ||b_ij||) Такая матрица характеризует взаимосвязь вершин и ребер, что важно при рассмотрении вопросов связности моделируемой сети связи. Матрицей инциденций помеченного графа G = (V, U) с n вершинами и m ребрами называется матрица размера mxn, в которой b_ij= 1, если вершина Vi инцидентна ребру и_j, и b₃= 0 в противном случае.

Для помеченного графа G (рис. 1.11) матрица инциденций ||B|| имеет следующий вид:

 

Рисунок 1.11. Помеченный граф с соответствующей ему матрицей инциденций.

 

Для ориентированного графа G матрица инциденций ||B|| определяется следующим образом:

Поскольку каждая дуга инцидентна двум различным вершинам (за исключением того случая, когда дуга образует петлю), то каждый столбец матрицы инциденций содержит один элемент, равный 1 и один, равный -1, либо все элементы столбца равны нулю.

Матрица мощности ветвей ||М|| (рис. 1.10, б), элементами которой являются веса_;, принимающие значения, численно равные количеству стандартных каналов между ЦКi и ЦКj, имеет вид

Путь, намеченный(выбранный) для доставки тех или иных сообщении между заданной парой пунктов(узлов), будем называть маршрутом, а процесс установления таких маршрутов (путей)-маршрутизацией.

Сеть связи можно описать при помощи её топологии. Топология сети связи даёт представление о взаимном расположении и соединениях КЦ этой сети, группировке каналов по ветвям и направлениям связи, а также о маршрутах и особенностях прохождения трасс линий связи на местности. Различают общую, полную и частную топологии.

Общая топология даёт представление о взаимном расположении всех типов КЦ, способах их соединения линиями связи, а также о характере распределения образуемых на этих линиях каналов и трактов по ветвям и направлениям связи.

Схема полной топологии выполняется, как правило, на карте и обеспечивает привязку элементов сети связи к местности. На ней указываются особенности прохождения трасс линий связи, места расположения станций, ретрансляционных пунктов и т.д.

Частная топология составляется по тем же правилам что и полная. При этом возникает дополнительная возможность детализации отдельных сведений, необходимых конкретному исполнителю при решении поставленной перед ним задачи. К частным топологиям, например, относятся топологии абонентских сетей, развёртываемых от оконечных КЦ на территории размещения пунктов управлении или в населённых пунктах.

 

Эталонная модель

Иерарахическая связь.

Эталонная модель OSI делит проблему перемещения информации между компьютерами через среду сети на семь менее крупных, и следовательно, более легко разрешимых проблем. Каждая из этих семи проблем выбрана потому, что она относительно автономна, и следовательно, ее легче решить без чрезмерной опоры на внешнюю информацию.

Каждая из семи областей проблемы решалась с помощью одного из уровней модели. Большинство устройств сети реализует все семь уровней. Однако в режиме потока информации некоторые реализации сети пропускают один или более уровней. Два самых низших уровня OSI реализуются аппаратным и программным обеспечением; остальные пять высших уровней, как правило, реализуются программным обеспечением.

Справочная модель OSI описывает, каким образом информация проделывает путь через среду сети (например, провода) от одной прикладной программы (например, программы обработки крупноформатных таблиц) до другой прикладной программы, находящейся в другом компьютере. Т.к.информация, которая должна быть отослана, проходит вниз через уровни системы, по мере этого продвижения она становится все меньше похожей на человеческий язык и все больше похожей на ту информацию, которую понимают компьютеры, а именно "единицы" и "нули".

В качестве примера связи типа OSI предположим, что Система А на Рис. 1-12 имеет информацию для отправки в Систему В. Прикладная программа Системы А сообщается с Уровнем 7 Системы А (верхний уровень), который сообщается с Уровнем 6 Системы А, который в свою очередь сообщается с Уровнем 5 Системы А, и т.д. до Уровня 1 Системы А. Задача Уровня 1 - отдавать (а также забирать) информацию в физическую среду сети. После того, как информация проходит через физическую среду сети и поглощается Системой В, она поднимается через слои Системы В в обратном порядке (сначала Уровень 1, затем Уровень 2 и т.д.), пока она наконец не достигнет прикладную программу Системы В.

Хотя каждый из уровней Системы А может сообщаться со смежными уровнями этой системы, их главной задачей является сообщение с соответствующими уровнями Системы В. Т.е. главной задачей Уровня 1 Системы А является связь с Уровнем 1 Системы В; Уровень 2 Системы А сообщается с Уровнем 2 Системы В и т.д. Это необходимо потому, что каждый уровень Системы имеет свои определенные задачи, которые он должен выполнять. Чтобы выполнить эти задачи, он должен сообщаться с соответствующим уровнем в другой системе.

Уровневая модель OSI исключает прямую связь между соответствующими уровнями других систем. Следовательно, каждый уровень Системы А должен полагаться на услуги, предоставляемые ему смежными уровнями Системы А, чтобы помочь осуществить связь с соответствующим ему уровнем Системы В.

В семиуровневой модели протоколы нижних уровней (1-3) ориентированы на передачу информации, верхних (5-7) - на обработку информации. 4 уровень ближе по свои функциям к трем нижним уровням (1-3), чем к трем верхним (5-7), поэтому его относят к нижнему уровню.
Задача всех семи уровней - обеспечение надежного взаимодействия прикладных процессов. При этом под прикладными процессами понимают процессы ввода, хранения, обработки и выдачи информации для пользователя. Каждый уровень выполняет свою задачу. Уровни подстраховывают и проверяют работу друг друга.

 

Рисунок 1.12 Модель OSI

Уровни OSI.

. Каждый уровень имеет заранее заданный набор функций, которые он должен выполнить для того, чтобы связь могла состояться.

Прикладной уровень

Прикладной уровень - это самый близкий к пользователю уровень OSI. Он отличается от других уровней тем, что не обеспечивает услуг ни одному из других уровней OSI; однако он обеспечивает ими прикладные процессы, лежащие за пределами масштаба модели OSI. Примерами таких прикладных процессов могут служить программы обработки крупномасштабных таблиц, программы обработки слов, программы банковских терминалов и т.д.

Прикладной уровень идентифицирует и устанавливает наличие предполагаемых партнеров для связи, синхронизирует совместно работающие прикладные программы, а также устанавливает соглашение по процедурам устранения ошибок и управления целостностью информации. Прикладной уровень также определяет, имеется ли в наличии достаточно ресурсов для предполагаемой связи.

Прикладной уровень эталонной модели ВОС определяет смысловое содержание информации, которой обмениваются открытые системы в процессе совместного решения заранее известной задачи.

 

Представительный уровень

Представительный уровень отвечает за то, чтобы информация, посылаемая из прикладного уровня одной системы, была читаемой для прикладного уровня другой системы. Он определяет процедуру представления передаваемой информации в нужную сетевую форму (преобразование символов двоичному коду ASCII). В сети, объединяющей разнотипные компьютеры, информация, передаваемая по сети, должна иметь определенную единую форму представления.

 

Сеансовый уровень

Как указывает его название, сеансовый уровень устанавливает, управляет и завершает сеансы взаимодействия между прикладными задачами. Сеансы состоят из диалога между двумя или более объектами представления (как вы помните, сеансовый уровень обеспечивает своими услугами представительный уровень). Сеансовый уровень синхронизирует диалог между объектами представительного уровня и управляет обменом информации между ними. В дополнение к основной регуляции диалогов (сеансов) сеансовый уровень предоставляет средства для отправки информации, класса услуг и уведомления в исключительных ситуациях о проблемах сеансового, представительного и прикладного уровней.

Пятый уровень называется уровнем сессий. Он предназначен для организации, синхронизации диалога сеанса связи.

 

4-Транспортный уровень.

Транспортный уровень пытается обеспечить услуги по транспортировке данных, которые избавляют высшие слои от необходимости вникать в ее детали. В частности, заботой транспортного уровня является решение таких вопросов, как выполнение надежной транспортировки данных через объединенную сеть. При обнаружении потерь и ошибок на этом уровне формируется запрос повторной передачи, при этом используется протокол ТСР. Когда необходимость проверки правильности доставленного сообщения отсутствует, то используется более простой протокол UDP/

Сетевой уровень

Сетевой уровень - это комплексный уровень, который обеспечивает возможность соединения и выбор маршрута между двумя конечными системами, подключенными к разным "подсетям", которые могут находиться в разных географических пунктах. В данном случае "подсеть" - это по сути независимый сетевой кабель (иногда называемый сегментом).

Т.к. две конечные системы, желающие организовать связь, может разделять значительное географическое расстояние и множество подсетей, сетевой уровень является доменом маршрутизации. Протоколы маршрутизации выбирают оптимальные маршруты через последовательность соединенных между собой подсетей. Традиционные протоколы сетевого уровня передают информацию вдоль этих маршрутов.

Канальный уровень

Канальный уровень обеспечивает надежный транзит данных через физический канал. Выполняя эту задачу, канальный уровень решает вопросы физической адресации (в противоположность сетевой или логической адресации), топологии сети, линейной дисциплины (каким образом конечной системе использовать сетевой канал), уведомления о неисправностях, упорядоченной доставки блоков данных и управления потоком информации. Канальный уровень обеспечивает обнаружение и исправление ошибок (формирует повторный запрос повреждённого кадра).

Физический уровень

Физический уровень определяет электротехнические, механические, процедурные и функциональные характеристики активации, поддержания и дезактивации физического канала между конечными системами. Спецификации физического уровня определяют такие характеристики, как уровни напряжений, синхронизацию изменения напряжений, скорость передачи физической информации, максимальные расстояния передачи информации, физические соединители и другие аналогичные характеристики.

 

Методы коммутацию

Коммутация каналов (circuit (line) switching) - это способ организации прямой связи между двумя или несколькими абонентами для обмена информацией в реальном времени. Установление соединения при коммутации каналов осуществляется путем набора номера абонентом, который вызывает.
Коммутация пакетов (packet switching) - это способ организации связи между двумя конечным пунктами с помощью логических (виртуальных) каналов без установления прямой связи, передача данных в этом случае осуществляется с помощью пакетов. Виртуальные каналы могут быть двух видов: некоммутируемые и коммутируемые. Виртуальные каналы, которые не коммутируются, организовываются вручную (кроссированием) на заданный период времени. Виртуальные каналы, которые коммутируются, организовываются на каждый вызов абонента. В виртуальном канале на каждый такой вызов устанавливается определенный маршрут, и все пакеты данного вызова проходят по нему через сеть.
Коммутация сообщений (message switching) построена по принципу полного переприема сообщений в узле коммутации и обязательного соблюдения форматов сообщений. Процесс маршрутизации сообщения, поиска и соединения цепей собственно и является коммутацией сообщений. Особенностью коммутации сообщений заключается в том, что ни отправитель, ни получатель сообщения личного участия в процессе передачи не принимают. Передача сообщений происходит по определенных этапах. Они передаются из конечного узла отправителя в смежный переприемный узел, где обрабатываются и передаются дальше на другой такой же узел связи. Этот цикл переприема повторяется до тех пор, пока переданное сообщение не достигнет конечного пункта.
Коммутация виртуальный каналов (virtual switching) представляет собой такой вид коммутации, при котором сочетаются достоинства коммутации пакетов и коммутации каналов. Соединение в основном происходит на транспортном уровне модели взаимодействия открытых систем (OSI), а пользователь в таком случае освобождается от необходимости контролировать последовательность прохождения информации из сети.
Метод временной коммутации (time-division switching) - это такой метод коммутации каналов из временного мультиплексирования, основанном на распределения данных разных каналов, что коммутируются, во временный интервал внутри кадра. Временный коммутатор построен на основе буферной памяти, запись производится в ее элементы последовательно опросом входов, а коммутация осуществляется благодаря считыванию данных на выходе из возможностей элементов памяти. Сначала передается кодовая последовательность первого канала, затем другого канала и т.д., до последнего канала, после чего процесс периодически повторяется. Короткий промежуток времени, который отведен для передачи кодовой последовательности индивидуального канала, называется временным слотом (Time Slot - TS), таким образом, что мультиплексный сигнал представляется в виде последовательностей TS, которые чередуются между собой. Временное разделение каналов требует синхронизации передаточного и приемного оборудования.

СИСТЕМЫ СИГНАЛИЗАЦИИ

Под сигнализацией в сетях связи понимается совокупность сигналов, передаваемых между элементами сети, и способов их передачи для обеспечения установления и разъединения соединения при обслуживании вызовов, а также для передачи служебной информации.

Звеном сети электросвязи называется участок тракта передачи информации, ограниченный двумя смежными узлами коммутации или узлом коммутации и абонентским терминалом.

В зависимости от звена (участка) сети различают следующие виды сигнализации (рис. 2.3):

• абонентская - на участке между абонентским терминалом и коммутационной станцией;

• внутристанционная - между различными функциональными узлами и блоками внутри коммутационной станции;

• межстанционная - между различными коммутационными станциями в сети.

Сигналы, передаваемые по телефонным каналам и линиям, разделяются на три группы: линейные сигналы, сигналы управления и информационные акустические сигналы.

Внутристанционная сигнализация зависит от архитектуры и принципов построения системы коммутации, используемой элементной базы и является специфической для каждого вида системы.

В состав межстанционной сигнализации включены все сигналы, передаваемые между коммутационными узлами. К таким сигналам относятся линейные сигналы и сигналы маршрутизации (их также называют сигналами управления или регистровыми сигналами).

Линейные сигналы используются между станциями для взаимного информирования о состоянии линии в процессе обслуживания вызова. К ним относятся сигналы занятия, подтверждения занятия, ответ вызываемого абонента, а также сигналы отбоя вы­зываемого и вызывающего абонента. Эти сигналы отмечают основные этапы установления соединения (исходное состояние, занятие, ответ, разъединение и др.). Совокупность линейных сигналов и способов их передачи образует линейную сигнализацию. В зависимости от системы коммутации и способов передачи линейных сигналов существуют различные системы линейной сигнализации.

Сигналы маршрутизации (регистровые сигналы) предоставляют адресную информацию для маршрутизации вызовов к месту назначения. К ним относятся информация о номере вызываемого абонента, информация о категории и номере вызывающего абонента.

Рисунок 2.3. Виды сигнализации в телефонных сетях связи

Основы сигнализации ОКС № 7

Рассмотренные выше системы сигнализации относятся к системам сигнализации по связанному каналу. В них имеется однозначное соответствие друг другу каналов передачи сигнальной и пользовательской информации. Например, при передаче линейных сигналов по цифровым каналам (цифровая сигнализация 2ВСК) в 16-м временном интервале одного из циклов сверхцикла передается сигнальная информация для двух определенных речевых каналов.

В общеканальной системе сигнализации (ОКС) отсутствует строгое соответствие между сигнальными и разговорными каналами. При этом маршрут передачи сигнальной информации в сети может отличаться от маршрута передачи пользовательской информации.

 

 

 

Рисунок 2.4.Сеть сигнализации

В ОКС информация передается между станциями по средством специально организованной сети сигнализции (рис. 2.4), которая фактически является сетью передачи данных и предназначена для связи между собой центральных (координационных) процессоров коммутационных станций. Можно считать, что в такой сети процессоры коммутационных станций являются узловыми пунктами передачи сигнальной информации, а сами АТС - «абоненты» сигнальной сети. В отличие от сигнализации CAS в ОКС отсутствует разделение сигналов на линейные и регистровые. Одним из основных преимуществ ОКС является большая емкость одного сигнального канала. Например, для установления телефонного соединения на передачу сигнальной информации в ОКС затрачивается значительно меньше времени в отличие от CAS. Это означает, что одного сигнального канала (64 кбит/с) достаточно для обслуживания до нескольких тысяч разговорных каналов.

Вся сигнальная нагрузка на АТС обслуживается управляющим устройством ОКС, и отсутствует необходимость в организации специальных устройств приема и передачи линейных и регистровых сигналов для каждого канала сигнализации.

Сигнальная информация в ОКС кодируется последовательностью байтов, которая передается между узлами сети и обрабатывается в них, а алфавит передаваемых сигналов неограничен. Таким образом, основными преимуществами ОКС являются:

• экономичность;

• скорость передачи;

• надежность;

• большая емкость канала;

• гибкость.

Международный консультативный комитет по телефонии и телеграфии (МККТТ) рекомендовал две системы ОКС. Первая -ОКС № 6 - была принята для сигнализации на международной сети. Вторая система ОКС №7 принята в 1980 г. как сигнализация для цифровых сетей связи со скоростью передачи канала 64 кбит/с и получила широкое распространение.

 

 

Виды АИМ модуляции.

Различают сигналы АИМ 1-го и 2-го рода. АИМ сигнал 1-го рода является результатом дискретизации непрерывного сигнала на интервалах Котельникова. При этом вершина каждого импульса меняется в соответствии с изменением мгновенного значения сигнала.

Такой сигнал не может быть использован для последующего кодирования, т.к. изменения амплитуды импульса в процессе кодирования исказит кодовую комбинацию. Для этого отсчетное значение импульса на интервале кодирования остается неизменным. Такой сигнал называется сигналом АИМ-2 рода.

Для получения этого сигнала достаточно запомнить мгновенное значение импульса в начале отсчета и удерживать его в памяти в течение всего времени t_u.

На рисунке 3.2 представлены сигналы АИМ1 и АИМ 2 рода.

 

 

 

Рисунок 3.2. К пояснению принципов формирования АИМ-I и АИМ-II

Различие между сигналами АИМ-I и АИМ-II оказывается существенным, если длительность импульсов τ сравнима с периодом их следования Т.

Поскольку все реально существующие непрерывные сигналы связи представляют собой случайные процессы с бесконечно широким спектром, причем основная энергия сосредоточена в относительно узкой полосе частот, перед дискретизацией на передаче необходимо с помощью фильтра нижних частот ограничить спектр канала некоторой частотой F_в. Для ТФ сигналов необходимо использовать ФНЧ с частотой среза F_в = 3, 4 кГц.

Рисунок 3.3. Влияние частоты дискретизации на возможность восстановления сигнала с помощью фильтра

Рассмотрим требования, предъявляемые к выбору частоты дискретизации, с точки зрения возможности выделения первичного сигнала при приеме за счет использования фильтрации низкочастотной части спектра. На рис.3.3а изображен спектр первичного сигнала, а на рис.3.3б-г - спектры S_В (F) при разных соотношениях между F_д и F_в. Если в соответствии с теоремой Котельникова выбрана F_д = 2F_в, то частоты F и F_д - F_в совпадают и спектр первичного сигнала может быть отделен от нижней боковой АИМ сигнала, лежащей в диапазоне от F_д - F_в до F_д; только с помощью идеального ФНЧ, который физически нереализуем. Поэтому на практике выбирают F_д > 2F_в. В этом случае спектры F_н - F_в и (F_д - F_в) ÷ F_в разнесены и можно выделить первичный сигнал реальным фильтром. Обычно принимают F_д = (2, 3 ÷ 2, 4) F_в. Так при дискретизации ТФ сигнала со спектром 0,3…3,4 кГц F_д = 8 кГц. При этом полоса расфильтровки ∆ F оказывается достаточно большой и составляет ∆ F = (F _д - F_в)- F_в = 1, 2 кГц.

Как видно из рис. 3.2 АИМ сигнал является дискретным по времени, но непрерывным по уровню, т.к. амплитуда отсчетов может принимать бесконечное множество значений. Это потребует при кодировании использования кодов с числом разрядов, стремящихся к бесконечности. Поэтому ограничивают число возможных значений амплитуд АИМ отсчетов конечным множеством, содержащим определенное число «разрешенных» уровней N_кв. Это достигается в процессе квантования сигнала по уровню, при котором истинное значение каждого АИМ отсчета заменяется ближайшим разрешенным значением. Значение N_кв зависит от вида передаваемого сигнала и требований к качеству передачи. Помимо общего числа уровней квантования N_кв квантующее устройство характеризуется шагом квантования δ и напряжением ограничения U_огр. Шагом квантования δ называют разность между двумя соседними разрешенными уровнями, а U определяет максимальное значение амплитуды отсчета, подвергаемого квантованию. Необходимо, чтобы вероятность появления отсчета с амплитудой выше U_огр была пренебрежимо мала. Очевидно δ = U₀ / N. Если шаг квантования во всем диапазоне изменений амплитуды сигнала остается постоянным, т.е. δ = сonst, то квантование называется равномерным. Если в пределах шкалы шаг квантования не остается постоянным, то квантование называется нелинейным (неравномерным).

Рис.3.4. Принципы равномерного (а) и неравномерного квантования (б)