Лекции 2010-го года (1130544), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Покаждому каналу идет независимая передача.На рисунке 2-41 показано, как с помощью метода мультиплексирования с разделениемчастот три телефонных канала могут быть мультиплексированы, т.е. объединены(уплотнены) в одной магистрали. Всю полосу пропускания магистрали разбивают наполосы шириной в 3 КГц. С помощью фильтров полосу пропускания каждого каналаограничивают полосой в 3 000 Гц, но в своем диапазоне частот. Примультиплексировании большого числа каналов полосу увеличивают до 4 000 Гц для того,чтобы предотвратить «залезание» одной полосы на другую (по 500 Гц с каждой стороны),тем самым уменьшив интермодуляционный шум.Рисунок 2-41.
Мультиплексирование с разделением частот12 голосовых каналов с пропускной способностью по 4000 Гц мультиплексируют в полосеот 60 до 108 кГц. Такое соединение называют группой. Пять групп по 12 каналовмультиплексируют в супергруппу, затем пять супергрупп - в мастер-группу. Современныестандарты МКТТ позволяют объединять до 230 000 голосовых каналов.2.5.5.2. Мультиплексирование с разделением длины волныЭтот способ мультиплексирования используется для волоконноптических каналов,пример которых мы рассмотрим в разделе 2.5.5.4.
Самый простой способ такогомультиплексирования показан на рисунке 2-42.Рисунок 2-42. Мультиплексирование с разделением длины волны58Два волоконнооптических кабеля с импульсами разной длины волны подводят к однойпризме. Свет, пройдя через призму (или дифракционную решетку), смешивается в единыйлуч, который на другом конце разделяется с помощью другой призмы. Поскольку каждыйканал занимает лишь несколько ГГц, а пропускная способность одного оптоволоконногоканала около 25 000 ГГц (быстрее преобразовывать световой сигнал в электрический покане могут), то возможности оптоволокна для мультиплексирования огромны. Методмультиплексирования 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 малопригоднодля управления компьютером. Мультиплексирование с разделением времени или TDMмультиплексирование (Time Division Multiplexing), наоборот, предполагает использованиецифрового оборудования и хорошо соответствует возможностям компьютера. Следуетотметить, что оно подходит только для работы с данными в цифровой форме.
Посколькупо абонентской линии телефонный сигнал передают в аналоговой форме, то его надосначала оцифровать.Оцифровка сигнала происходит на местном узле коммутации, куда сходятся абонентскиелинии с аналоговыми сигналами.На местном узле коммутации аналоговые сигналы с абонентских линий оцифровываются,объединяются и передаются на узлы коммутации следующего уровня по магистральнымшинам. Здесь мы рассмотрим, 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, чтопреобразование сигнала в цифровую форму и обратно осуществляет специальноеустройство, называемое кодек (coder-decoder). Есть два основных метода преобразованияаналогового сигнала в цифровую форму и обратно. Это метод импульсно-кодовоймодуляции (ИКМ-метод) и разностный метод Дельта-модуляции.59Напомним, что в ИКМ-методе аналоговая линия сканируется, в соответствии с теоремойНайквиста, с удвоенной частотой старшей гармоники - в случае телефонных систем счастотой 8 000 Гц.
Амплитуда аналогового сигнала разбивается на определенноеколичество уровней. При каждом замере определяется не абсолютное значение сигнала, аего уровень. Номер уровня и передается в виде двоичного кода.Когда метод ИКМ начал развиваться, МКТТ не смогло сразу договориться и ввестиединый стандарт на применение этого метода в телефонии.
В результате возникло дваварианта: европейский (Е1) и Т1, получивший распространение в США и Японии.Стандарт Е1 предполагает мультиплексирование 30 каналов. Каждая из 30 линийсканируется с частотой 8 000 Гц. Результаты каждого измерения представляют 8-битовоечисло. Это означает, что в методе ИКМ используются 256 уровней. В случае стандарта Т1используются 7 бит, т.е. 128 уровней.Полученные 240 бит упаковывают в кадр. Кадр в стандарте Е1 содержит 32 канала по 8разрядов и занимает 125 мксек.
30 каналов используют для передачи данных, а два - дляцелей управления. Таким образом, стандарт Е1 обеспечивает скорость 2,048 Мбит/сек имультиплексирует 30 линий одновременно.Стандарт Т1, он показан на рисунке 2-43, позволяет мультиплексировать 24 линии, но вкаждом канале под данные используются лишь 7 разрядов и один разряд для целейуправления. Кадр в Т1 содержит 193 бита и занимает 125 мксек, что обеспечиваетскорость в 1,544 Мбит/сек. Отметим, что в Е1 из 256 битов кадра 16 используются дляслужебных целей, в Т1 из 193 битов для служебных целей используются 24, т.е. Е1экономнее.Рисунок 2-43. Стандарт Т1Так как аналоговый сигнал оцифрован, возникает искушение сжать передаваемые данные.Примером такого метода может служить метод разностной импульсно-кодовоймодуляции.
Идея сжатия в этом методе состоит в том, что если разность междупоследовательными замерами сигнала не превосходит, например, 8 уровней, в то время60как собственно значения колеблются в диапазоне ±64, то вместо 6 разрядов цифровогокода нам потребуется всего 3 уровня. Мы уже встречались с частным случаем такогоподхода, это дельта-модуляция. Мы рассматривали этот метод в разделе 2.2.3. В этомметоде предполагается, что соседние значения отличаются не более чем на ±1. Для голосаэтот метод работает неплохо.Другой метод основан на экстраполяции очередного значения на основе предыдущих. Этотак называемый метод статистической импульсно-кодовой модуляции. В этом методепередается разница между предсказанием и фактическим значением.
Очевидно, что наобоих концах канала должен быть использован один и тот же алгоритм предсказания.TDM-мультиплексирование позволяет мультиплексировать уже мультиплексированныеканалы. Так, согласно стандарту Т1, 4 канала Т1 могут быть объединены в один Т2, затем6 в один Т3 и 7 в один Т4. См. рисунок 2-44. Согласно Е1, могут группироваться только 4канала, но зато есть 4 уровня вложенности, а не три, как в Т1. Поэтому скорость передачив 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 линиямсвязи, предложенный американской компанией Bell Core и стандартизированный ANSI.Позднее МККТ выпустил стандарт, совместимый с SONET и названный SDH(Synchronous Digital Hierarchy), который был опубликован в рекомендациях G.707, G.708,G.709. Этот стандарт был разработан для того, чтобы устранять разнобой в передачесигналов по оптоволоконным линиям в области телефонии.На первых порах каждая телефонная компания устанавливала свои стандарты TDMмультиплексирования по оптическим линиям. В настоящее время многие телефонныекомпании, в том числе и в России, на своих магистральных линиях используют стандартSDH.Ниже кратко перечислены цели и конструктивные особенности стандарта SONET.Создание этого стандарта преследовало четыре основные цели:• позволить использовать разные физические среды в сети, что требует проработкистандартов кодировки на физическом уровне, выбора длины волны, частоты,временных характеристик, структуры кадра61• унифицировать американские, европейские и японские цифровые системы,которые используют каналы 64 Кбит/сек.
c импульсно-кодовой модуляцией, нопо-разному• обеспечить иерархическое мультиплексирование нескольких цифровых каналов (насегодня его используют до уровня Т3, хотя стандарт определяет и Т4)• определить правила функционирования, администрирования и поддержкиоптических каналов связиС самого начала было принято решение использовать в SONET традиционное TDMмультиплексирование, где вся ширина оптоволоконной линии используется под одинканал, который содержит временные слоты подканалов. Поэтому SONET создавали каксинхронную систему.
У нее есть главные часы, которые тактируют ее работу с частотой10-9 сек. с высокой точностью.Биты на линии SONET имеют строго выверенную длительность, контролируемуюедиными главными часами. Когда позднее для высокоскоростного ISDN был предложенметод передачи, где кадры могли поступать через нерегулярные интервалы времени, тоэтот метод, в противоположность SONET, был назван асинхронным и известен ныне какATM.Система SONET состоит из переключателей, мультиплексоров и повторителей,соединенных оптическими линиями. В терминологии SONET сплошной фрагментоптоволоконного кабеля между двумя устройствами называется секцией.
Канал междудвумя мультиплексорами, возможно, с несколькими повторителями между ними,называется линией. Канал между двумя оконечными абонентами называется путем. Нарисунке 2-45 показан путь в терминологии SONET.Рисунок 2-45. Пример пути в SONETКадр SONET содержит 810 байт и занимает 125 мксек. SONET допускает топологиюканалов связи «решетка», но чаще это двунаправленное кольцо.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
