Принципы построения цифровых систем передачи. Необходимость и целесообразность цифровизации сетей связи

наличие большого числа линий связи, которые находятся в трудных условиях эксплуатации и не могут обеспечить высокое качество передачи;

2) необходимость использования цифровых систем коммутации (ЦСК), которые обладают более высокой надежностью и обеспечивают предоставление абонентам ряда дополнительных услуг;

3) значительная стоимость эксплуатации АСП;

4) изготовление АСП требует большого количества нестандартных элементов, что затрудняет их массовый выпуск и увеличивает стоимость аппаратуры АСП.

При переходе из аналоговой формы в цифровую сигнал претерпевает следующие преобразования: 1) дискретизацию во времени; 2) квантование по уровню; 3) кодирование; 4) временное уплотнение.

Дискретизация по времени (оператор D_t) заключается в том, что вместо непрерывного сигнала а(t) осуществляется передача выборок (отсчетов) этого сигнала в дискретные моменты времени (рис. 12.1, а):

D_t:a(t), где T_д — период дискретизации, k = 0, ±1, ±2, ±3, ..., ¥.

Дискретизация по напряжению (квантование по уровню) D_Uсостоит в том, что значения отсчетов округляются до ближайшего разрешенного уровня U_i, в результате на дальнейшую обработку поступают выборки, которые имеют строго фиксированные значения из числа заранее известных (рис. 12.1, б). Каждому разрешенному уровню можно сопоставить определенное число.

Кодирование отражает процесс передачи чисел, характеризующих номер разрешенного уровня. По сути при кодировании происходит замена физических отсчетов на их цифровые эквиваленты. Цифровые отсчеты передаются в виде определенных комбинаций элементарных импульсов, например 1 и 0, которые обладают высокой защищенностью от помех в канале передачи и допускают нелинейную обработку. Это упрощает процедуру точного восстановления элементарных сигналов и позволяет осуществлять операцию декодирования непосредственно у абонента.

В зависимости оттого, в какой форме происходит кодирование, различают следующие его виды:

1) кодирование непосредственно отсчетов — импульсно-кодовая модуляция (ИКМ);

2) разностный метод кодирования, когда кодируется сигнал разности между передаваемым отсчетом и некоторым “предсказанным” отсчетом, от которого этот текущий отсчет, по-видимому, мало отличается. В качестве предсказанного можно использовать, например, предыдущий отсчет. При этом различают два варианта кодирования, которые называются соответственно дифференциальной импульсно-кодовой модуляцией (ДИКМ) и дельта-модуляцией (ДМ).

Временное уплотнение (разделение) каналов (ВРК) поясняется на рис. 12.1, в. Здесь дискретный отсчет абонента i-го канала, преобразованный в цифровую форму, т.е. в определенную кодовую последовательность элементарных импульсов, которая характеризует, например, разрешенный уровень этого отсчета (при ИКМ), передается в интервале времени t₁. В интервале времени t₂передается кодовая комбинация, характеризующая отсчет 2-го абонента и т.д. Через время Т_д цикл передачи отсчетов абонента повторяется.

При анализе преимуществ ДСП перед АСП удобно рассмотреть три класса показателей, из которых первый характеризует показатели качества передачи сигнала в системе, второй — преимущества при эксплуатации системы, третий — улучшение показателей в процессе производства аппаратуры.

С точки зрения качественных показателей передаваемых сигналов преимущества ЦСП проявляются в следующем:

1) обеспечивается высокая помехозащищенность передаваемых сигналов и возможность использования их на “плохих” линиях связи;

2) качество сигнала у абонента определяется только аналого-цифровым оборудованием оконечной станции и не зависит ни от операции временного объединения (разделения), ни от протяженности группового тракта и числа цифровых транзитов;

3) групповой тракт ЦСП не требует контроля нелинейных искажений и диа граммы уровней, допускает большую нестабильность затухания и более грубую коррекцию частотной характеристики;

4) качество аналогового сигнала не зависит от загрузки системы и. номера канала;

5) в пределах пропускной способности системы возможно произвольное сочетание различных по своей природе сигналов.

С точки зрения эксплуатационных показателей преимущества ЦСП заключаются в следующем:

1) сокращается объем настроечных работ и число паспортизируемых