Полный курс лекций 2009-го года (1130357), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Кромеэтого, были разработаны методы мультиплексирования на основе разделения длин волн и на основеразделения кодов. Метод разделения длин волн применяют в оптоволоконных системах. Методыразделения кодов используют в системах беспроводной связи, которые мы рассмотрим в разделе 2.6.2.5.5.1. Мультиплексирование с разделением частотИдея мультиплексирования с разделением частот очень проста: весь диапазон частот полосыпропускания кабеля разбивают на поддиапазоны, которые называют каналами.
По каждому каналу идетнезависимая передача.На рисунке 2-41 показано, как с помощью метода мультиплексирования с разделением частот трителефонных канала могут быть мультиплексированы, т.е. объединены (уплотнены) в одной магистрали.Всю полосу пропускания магистрали разбивают на полосы шириной в 3 КГц. С помощью фильтров полосупропускания каждого канала ограничивают полосой в 3 000 Гц, но в своем диапазоне частот. Примультиплексировании большого числа каналов полосу увеличивают до 4 000 Гц для того, чтобыпредотвратить «залезание» одной полосы на другую (по 500 Гц с каждой стороны), тем самым уменьшивинтермодуляционный шум.Рисунок 2-41. Мультиплексирование с разделением частот12 голосовых каналов с пропускной способностью по 4000 Гц мультиплексируют в полосе от 60 до108 кГц.
Такое соединение называют группой. Пять групп по 12 каналов мультиплексируют в супергруппу,затем пять супергрупп - в мастер-группу. Современные стандарты МКТТ позволяют объединять до 230 000голосовых каналов.2.5.5.2. Мультиплексирование с разделением длины волныЭтот способ мультиплексирования используется для волоконноптических каналов, пример которыхмы рассмотрим в разделе 2.5.5.4. Самый простой способ такого мультиплексирования показан на рисунке2-42.Рисунок 2-42.
Мультиплексирование с разделением длины волныДва волоконнооптических кабеля с импульсами разной длины волны подводят к одной призме. Свет,пройдя через призму (или дифракционную решетку), смешивается в единый луч, который на другом концеразделяется с помощью другой призмы. Поскольку каждый канал занимает лишь несколько ГГц, апропускная способность одного оптоволоконного канала около 25 000 ГГц (быстрее преобразовыватьсветовой сигнал в электрический пока не могут), то возможности оптоволокна для мультиплексированияогромны.
Метод мультиплексирования с разделением длин волн применяется в технологии FTTC, которуюмы рассматривали в предыдущем разделе, обсуждая проблему последней мили.2.5.5.3. Мультиплексирование с разделением по времениЧастотное мультиплексирование требует применения аналоговых схем и малопригодно дляуправления компьютером. Мультиплексирование с разделением времени или TDM-мультиплексирование(Time Division Multiplexing), наоборот, предполагает использование цифрового оборудования и хорошосоответствует возможностям компьютера. Следует отметить, что оно подходит только для работы сданными в цифровой форме.
Поскольку по абонентской линии телефонный сигнал передают в аналоговойформе, то его надо сначала оцифровать.Оцифровка сигнала происходит на местном узле коммутации, куда сходятся абонентские линии саналоговыми сигналами.На местном узле коммутации аналоговые сигналы с абонентских линий оцифровываются,объединяются и передаются на узлы коммутации следующего уровня по магистральным шинам. Здесь мырассмотрим, как это все происходит.В разделе 2.2.3 мы подробно рассмотрели методы оцифровки аналоговых сигналов, т.е.преобразование аналоговых сигналов в цифровую форму. Напоминаем, что преобразование сигнала вцифровую форму и обратно осуществляет специальное устройство, называемое кодек (coder-decoder).
Естьдва основных метода преобразования аналогового сигнала в цифровую форму и обратно. Это методимпульсно-кодовой модуляции (ИКМ-метод) и разностный метод Дельта-модуляции.Напомним, что в ИКМ-методе аналоговая линия сканируется, в соответствии с теоремой Найквиста, судвоенной частотой старшей гармоники - в случае телефонных систем с частотой 8 000 Гц. Амплитудааналогового сигнала разбивается на определенное количество уровней. При каждом замере определяетсяне абсолютное значение сигнала, а его уровень.
Номер уровня и передается в виде двоичного кода.Когда метод ИКМ начал развиваться, МКТТ не смогло сразу договориться и ввести единый стандартна применение этого метода в телефонии. В результате возникло два варианта: европейский (Е1) и Т1,получивший распространение в США и Японии.Стандарт Е1 предполагает мультиплексирование 30 каналов.
Каждая из 30 линий сканируется счастотой 8 000 Гц. Результаты каждого измерения представляют 8-битовое число. Это означает, что вметоде ИКМ используются 256 уровней. В случае стандарта Т1 используются 7 бит, т.е. 128 уровней.Полученные 240 бит упаковывают в кадр. Кадр в стандарте Е1 содержит 32 канала по 8 разрядов изанимает 125 мксек. 30 каналов используют для передачи данных, а два - для целей управления. Такимобразом, стандарт Е1 обеспечивает скорость 2,048 Мбит/сек и мультиплексирует 30 линий одновременно.Стандарт Т1, он показан на рисунке 2-43, позволяет мультиплексировать 24 линии, но в каждомканале под данные используются лишь 7 разрядов и один разряд для целей управления.
Кадр в Т1содержит 193 бита и занимает 125 мксек, что обеспечивает скорость в 1,544 Мбит/сек. Отметим, что в Е1из 256 битов кадра 16 используются для служебных целей, в Т1 из 193 битов для служебных целейиспользуются 24, т.е. Е1 экономнее.Рисунок 2-43. Стандарт Т1Так как аналоговый сигнал оцифрован, возникает искушение сжать передаваемые данные. Примеромтакого метода может служить метод разностной импульсно-кодовой модуляции. Идея сжатия в этом методесостоит в том, что если разность между последовательными замерами сигнала не превосходит, например, 8уровней, в то время как собственно значения колеблются в диапазоне ± 64, то вместо 6 разрядовцифрового кода нам потребуется всего 3 уровня. Мы уже встречались с частным случаем такого подхода,это дельта-модуляция.
Мы рассматривали этот метод в разделе 2.2.3. В этом методе предполагается, чтососедние значения отличаются не более чем на ± 1. Для голоса этот метод работает неплохо.Другой метод основан на экстраполяции очередного значения на основе предыдущих. Это такназываемый метод статистической импульсно-кодовой модуляции. В этом методе передается разницамежду предсказанием и фактическим значением. Очевидно, что на обоих концах канала должен бытьиспользован один и тот же алгоритм предсказания.TDM-мультиплексирование позволяет мультиплексировать уже мультиплексированные каналы.
Так,согласно стандарту Т1, 4 канала Т1 могут быть объединены в один Т2, затем 6 в один Т3 и 7 в один Т4. См.рисунок 2-44. Согласно Е1, могут группироваться только 4 канала, но зато есть 4 уровня вложенности, ане три, как в Т1. Поэтому скорость передачи в этом случае E1 = 2,048; Е2 = 8,848; Е3 = 34,304; Е4 =139,264; Е5 = 565,148 Мбит/сек.Рисунок 2-44. Мультиплексирование каналов Т12.5.5.4.
Стандарт SONET/SDHSONET (Synchronous Optical NETwork) – это интерфейс передачи по оптическим линиям связи,предложенный американской компанией Bell Core и стандартизированный ANSI. Позднее МККТ выпустилстандарт, совместимый с SONET и названный SDH (Synchronous Digital Hierarchy), который былопубликован в рекомендациях G.707, G.708, G.709. Этот стандарт был разработан для того, чтобыустранять разнобой в передаче сигналов по оптоволоконным линиям в области телефонии.На первых порах каждая телефонная компания устанавливала свои стандарты TDMмультиплексирования по оптическим линиям. В настоящее время многие телефонные компании, в томчисле и в России, на своих магистральных линиях используют стандарт SDH.Ниже кратко перечислены цели и конструктивные особенности стандарта SONET.
Создание этогостандарта преследовало четыре основные цели:§позволить использовать разные физические среды в сети, что требует проработки стандартов кодировкина физическом уровне, выбора длины волны, частоты, временных характеристик, структуры кадра§унифицировать американские, европейские и японские цифровые системы, которые используют каналы64 Кбит/сек.
c импульсно-кодовой модуляцией, но по-разному§обеспечить иерархическое мультиплексирование нескольких цифровых каналов (на сегодня егоиспользуют до уровня Т3, хотя стандарт определяет и Т4)§определить правила функционирования, администрирования и поддержки оптических каналов связиС самого начала было принято решение использовать в SONET традиционное TDMмультиплексирование, где вся ширина оптоволоконной линии используется под один канал, которыйсодержит временные слоты подканалов. Поэтому SONET создавали как синхронную систему. У нее естьглавные часы, которые тактируют ее работу с частотой 10-9 сек. с высокой точностью.Биты на линии SONET имеют строго выверенную длительность, контролируемую едиными главнымичасами.
Когда позднее для высокоскоростного ISDN был предложен метод передачи, где кадры моглипоступать через нерегулярные интервалы времени, то этот метод, в противоположность SONET, был названасинхронным и известен ныне как ATM.Система SONET состоит из переключателей, мультиплексоров и повторителей, соединенныхоптическими линиями. В терминологии SONET сплошной фрагмент оптоволоконного кабеля между двумяустройствами называется секцией. Канал между двумя мультиплексорами, возможно, с несколькимиповторителями между ними, называется линией. Канал между двумя оконечными абонентами называетсяпутем. На рисунке 2-45 показан путь в терминологии SONET.Рисунок 2-45. Пример пути в SONETКадр SONET содержит 810 байт и занимает 125 мксек.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
