tanenbaum_seti_all.pages (525408), страница 45
Текст из файла (страница 45)
Радиовещание с амплитудной модуляцией (АМ) является иллюстрацией обеих идей мультиплексирования. Весь спектр имеет ширину около 1 МГц, примерно от 500 до 1500 кГц. Он поделен между логическими каналами (радиостанциями). Каждая станция работает лишь в отведенной ей части спектра, при этом Разделение между каналами должно быть достаточно большим, чтобы предотвратить взаимные помехи каналов. Такая система является примером частотного мультиплексирования. Кроме того, в некоторых странах отдельные радностан- 172 Глава 2.
Физический уровень ции имеют два логических субканала, один из которых предназначен для музыки, другой — для рекламы. Они работают на одной и той же частоте, но в разное время, сменяя друг друга. Это — типичный пример системы с разделением времени (то есть временного уплотнения). Далее мы рассмотрим частотное мультиплексирование. Затем обратимся к вопросу о том, как частотное мультиплексирование может быть реализовано в оптоволоконных каналах (мультиплексирование с использованием разных длин волн). Затем мы обсудим мультиплексирование с разделением времени, закончив данный раздел системой, используемой в оптоволоконной связи (КОМЕТ). Частотное уплотнение На рис.
2.27 показано, как три речевых телефонных канала могут обьединяться в одну линию с использованием частотного уплотнения. Фильтры ограничивают используемую полосу частот примерно 3100 Гц на каждый речевой канал. При мультиплексировании нескольких каналов каждому из них выделяется полоса частот шириной 4000 Гц, что позволяет как следует разделить их. Для начала сигналы повышаются по частоте, причем для разных каналов величины сдвигов разные. После этого их можно суммировать, поскольку ка"кдый канал теперь сдвинут в свою область спектра. Обратите внимание на то, что соседние каналы немного перекрываются, несмотря на разрыв между ними (последний называется защитной полосой).
Происходит зто пз-за того, что частотная характеристика обрезанного фильтром сигнала вовсе нс выглядит прямоугольной, а имеет некоторый наклон с обеих сторон. Это означает, что сильный всплеск в одном канале может ощущаться как нетсрмальньш шум соседнем канале. Канал 1 Канал 2 ! Канал 1 Канал 3 Частота, кГц 300 3100 Частота, Гц Частота, кГц Рис. 2.27. частотное уплотнение: исходные спектРы сигналов (в); спектоы, сдвинутые по частоте (б); уплотненный канал (а) Используемые во всем мире схемы РОМ в определенной степени стандартнзированы. Широко распространенным стандартом является использование 12 речевых каналов с полосой канала 4000 Гц, уплотнясмых в диапазоне от 60 до 108 кГц.
Эти 12 каналов образую~ базовую группу. Диапазон от 12 кГц до 60 кГц иногда используется для другой группы. Многие операторы связи предоставляют выделенные линии с пропускной способностью от 48 до 56 Кбит/с, основанные на группах. Пять групп (60 речевых каналов) могут быть уплотнены, тем самым они образуют супергруппу. Следующая единица в этой иерархии, состоящая из пяти (стандарт СС1ТТ) или десяти (стандарт Ве!1 Вуэгеш) супергрупп, называется главной группой.
Кроме того, существуют и другие стандарты, объединяющие до 230 000 речевых каналов. Спектральное уплотнение В оптоволоконных каналах используется особый вариант частотного уплотнения. Он называется спектральным уплотнением (Ж1)М, )Лгачс!епйс!РГ1ге131оп Мц)с)р!ех1пй), Способ реализации частотного уплотнения в оптоволоконных линиях показан па рис. 2.28. Здесь четыре кабеля подходят к одному сумматору, и по каждому из них идет сигнал со своей энергией в своем частотном диапазоне.
Четыре луча объединяются и дальше распространяются ио одному волокну. На противоположном конце оии расщепляются разветвителем. На каждом выходном кабеле имеется короткий специальный участок внутреннего слоя, который является фильтром, пропускающим сигнал только одной длины волны. Спектр общем Фильтр 1 Разветвитель Фильтр 4 Разветвитель Фильтр 2 Разветвитель Фильтр 3 Разветвитель в о Л Ь Фильт Данный метод не представляет собой ничего нового.
Это просто частотное уплотнение на очень высоких частотах. Поскольку каждый сигнал передается в своем частотном диапазоне и эти диапазоны успешно разделяются, подобный ваРиант мультиплексирования может применяться для передачи иа большие расстояния. Единственным отличием от электрического частотного уплотнения яв- Фильтр 1 Фильтр 2 Фильтр 3 ФильтР 4 Коммутируемая телефонная сеть общего пользования 173 Рио.
2.2В. Уплотнение с разделением длины волны 174 Глава 2.Физический уровень ляется в данном случае то, что система, использующаяся для уплотнения, то есть призма или дифракционная решетка, является абсолютно пассивным, а следовательно, чрезвычайно надежным элементом. Технология %ЧЕМ развивается с такой скоростью, что компьютерным технологиям остается только стыдиться перед ней своих темпов развития.
Она была изобретена примерно в 1990 году. Первые коммерческие системы использовали 8 каналов по 2,5 Гбит/с на канал. К 1998 году на рынке появились уже 40-канальные системы с такой же пропускной способностью канала. В 2001 году была выпущена система из 96 каналов по 10 Гбит/с (то есть общая пропускная способность составила 960 Гбит/с).
Такой емкости достаточно, чтобы передавать 30 полнометражных фильмов в секунду (в формате МРЕО-2). В лабораториях уже работают версии, имеющие 200 каналов. При возрастании числа каналов длины волн различаются на очень малые величины (например, 0,1 нм), В этом случае системы называют плотными ЖГ)М, или РЪУ)зМ (Пензе ВИЭМ).
Следует отметить, что спектральное уплотнение является популярным. Один оптический кабель обычно работает на частоте не более нескольких гигагерц изза невозможности более быстрого преобразования электрических сигналов в оптические и обратно. Однако возможности самого кабеля гораздо выше, поэтому, объединяя сигналы разных длин волн на одном кабеле, можно получить суммарную пропускную способность, линейно зависящую от числа каналов. Полоса пропускания одного волокна составляет 25 000 Гц (см. рис, 2.6), следовательно, даже при 1 бит/Гц можно разместить 2500 каналов по 10 Гбит/с (хотя соотношение бит/Гц можно увеличить). Еще одной новой разработкой является оптический усилитель.
Раньше необходимо было через каждые 100 км разбивать сигнал на каналы, преобразовывать оптические каналы а электрические и усиливать последние традиционным способом, после чего выполнять обратное преобразование и объединение. Теперь же любые оптические усилители могут регенерировать объединенный сигнал целиком через каждые 1000 км, при этом нет необходимости в оптико-электрических преобразованиях. В примере на рис. 2.28, изображена система с постоянными длинами волн. Данные из входного кабеля 1 попадают на выходной кабель 3, а из кабеля 2— в кабель 1 и т.
д. Однако можно построить и коммутируемые Ъ'1)М-системьь В таком устройстве выходные фильтры настраиваются с помощью интерферометров Фабри — Перо или Маха — Цандера, Чтобы узнать больше про спектральное уплотнение и его применения, читайте (Е!ппгйпап1 апб Моп(таЬ, 2000; Нппгег апб Апдопоч|с, 2000; 11згап1 и др., 2001). Мультиплексирование с разделением времени Спектральное уплотнение — зто прекрасно, однако в телефонных системах все еще много участков медного провода, поэтому нам необходимо снова вернуться к традиционным носителям. Частотное уплотнение все еще используется при передаче данных по медным проводникам или микроволновым каналам, однако это требует применения аналоговым схем, что не очень подходит для компьютерных технологий, Временное уплотнение, напротив, может быть реализовано исклю- Коммутируемая телефонная сеть общего пользования 178 1Ртельно цифровой электроникой, поэтому этот метод в последнее время наход1(т все большее распространение.
К сожалению, его можно применять только работы с цифровымн данными. Поскольку по местным линиям передаются а оговые сигналы, то необходимо выполнять аналого-цифровые преобразова- ниР на оконечных станциях, на которых все локальные линии соединяются в большие магистрали. Сейчас мы рассмотрим, как несколько аналоговых речевых каналов оцифровываются и затем объединяются в один выходной канал. Компьютерные данные, посылаемые модемом, также передаются в аналоговом виде по местным телефонным линиям, поэтому нижеследующее описание касается их целиком и полностью. Аналоговые сигналы оцифровываются на оконечной телефонной станции устройством, называемым кодек (кодер-декодер), которое вырабатывает серии 8-битных чисел.
Частота дискретизации кодека составляет 8000 отсчетов в секунду (125 мкс/отсчет). Это связано с теоремой Найквиста, в которой утверждается, что такой частоты достаточно для извлечения всей информации из телефонного канала с полосой частот в 4 кГц. При более низкой частоте часть информации была бы потеряна, а более высокая скорость отсчетов была бы излишней. Подобная технология называется кодово-импульсной модуляцией, РСМ (рп1зе-сот)е щог(п1ат(оп).
Кодово-нмпульсная модуляция составляет основу современной телефонной системы. В результате практически все временные интервалы, используемые в телефонной системе, кратны 125 мкс. Когда технология цифровой передачи данных стала реальностью, СС1ТТ так и не удалось достичь соглашения по поводу международного стандарта на кодово-импульсную модуляцию. И вот теперь в различных странах используется большое количество совершенно не совместимых друг с другом схем. Метод мультиплексирования с разделением времени, используемый в Северной Америке и Японии, называется яноситель Т1».
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
