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Bande de fréquence standard en téléphonie. Qu'est-ce que la bande passante, le spectre et les bandes latérales de modulation de fréquence ? Modems pour lignes téléphoniques dédiées

Les stations sont divisées en analogiques et numériques en fonction du type de commutation. La communication téléphonique, qui consiste à convertir la parole (voix) en un signal électrique analogique et à la transmettre sur un canal de communication commuté (téléphonie analogique), a longtemps été le seul moyen de transmettre des messages vocaux à distance. La possibilité d'échantillonner (par temps) et de quantifier (par niveau) les paramètres d'un signal électrique analogique (amplitude, fréquence ou phase) a permis de convertir un signal analogique en signal numérique (discret), de le traiter à l'aide de méthodes logicielles et le transmettre sur les réseaux de télécommunications numériques.

Pour transmettre un signal vocal analogique entre deux abonnés du réseau PSTN (réseau téléphonique public), il est prévu un canal dit à fréquence vocale standard (VoF), dont la bande passante est de 3100 Hz. Dans un système de téléphonie numérique, les opérations d'échantillonnage (en temps), de quantification (en niveau), d'encodage et d'élimination des redondances (compression) sont effectuées sur un signal électrique analogique, après quoi le flux de données ainsi généré est envoyé à l'abonné récepteur et à « l’arrivée » à destination, il est soumis à des procédures inverses.

Le signal vocal est converti à l'aide du protocole approprié, en fonction du réseau via lequel il est transmis. Actuellement, la transmission la plus efficace de tous les signaux discrets (numériques), y compris ceux transportant de la parole (voix), est assurée par voie numérique. réseaux électriques, qui mettent en œuvre des technologies de paquets : IP (Internet Protocol), ATM (Asynchronous Transfer Mode) ou FR (Frame Relay).

Le concept de transmission numérique de la voix serait né en 1993 à l'Université de l'Illinois (États-Unis). Lors du prochain vol de la navette Endeavour en avril 1994, la NASA a transmis son image et son son à la Terre en utilisant Programme d'ordinateur. Le signal reçu était envoyé sur Internet et tout le monde pouvait entendre les voix des astronautes. En février 1995, la société israélienne VocalTec proposait la première version du programme Internet Phone, destinée aux propriétaires de PC multimédia fonctionnant sous Windows. Puis un réseau privé de serveurs de téléphonie Internet a été créé. Et des milliers de personnes ont déjà téléchargé Programme Internet Téléphonez depuis la page d'accueil de VocalTec et commencez à discuter.

Naturellement, d'autres entreprises ont très vite apprécié les perspectives offertes par la possibilité de parler dans différents hémisphères et sans payer pour cela. appels internationaux. De telles perspectives ne pouvaient passer inaperçues et déjà en 1995, un flot de produits conçus pour la transmission vocale sur le réseau est arrivé sur le marché.

Il existe aujourd'hui plusieurs méthodes standardisées de transmission d'informations qui sont les plus répandues sur le marché des services de téléphonie numérique : il s'agit du RNIS, de la VoIP, du DECT, du GSM et de quelques autres. Essayons de parler brièvement des caractéristiques de chacun d'eux.

Alors, qu’est-ce que le RNIS ?

L'abréviation ISDN signifie Integrated Services Digital Network - un réseau numérique avec intégration de services. Il s'agit de la génération moderne du réseau téléphonique mondial, capable de transférer tout type d'informations, y compris la transmission rapide et correcte de données (y compris la voix). Haute qualité d’utilisateur à utilisateur.

Principal avantage Réseaux RNIS est que vous pouvez connecter plusieurs appareils numériques ou analogiques (téléphone, modem, fax, etc.) à une seule extrémité du réseau, et chacun peut avoir son propre numéro de téléphone fixe.

Un téléphone ordinaire est connecté à un central téléphonique à l'aide d'une paire de conducteurs. Dans ce cas, un seul peut être réalisé par paire. conversation téléphonique. Dans le même temps, du bruit, des interférences, de la radio et des voix étrangères peuvent être entendus dans le combiné - les inconvénients de l'analogique communication téléphonique, qui « rassemble » tous les obstacles sur son passage. Lors de l'utilisation du RNIS, une terminaison de réseau est installée pour l'abonné et le son, converti par un décodeur spécial au format numérique, est transmis via un canal spécialement désigné (également entièrement numérique) à l'abonné récepteur, tout en garantissant une audibilité maximale sans interférence. et distorsion.

La base du RNIS est un réseau construit sur la base de canaux téléphoniques numériques (offrant également la possibilité de transmission de données par commutation de paquets) avec un débit de transfert de données de 64 kbit/s. Les services RNIS sont basés sur deux normes :

Accès de base (Basic Rate Interface (BRI)) - deux canaux B 64 kbit/s et un canal D 16 kbit/s

Accès principal (Primary Rate Interface (PRI)) - 30 canaux B 64 kbps et un canal D 64 kbps

En règle générale, la bande passante BRI est de 144 Kbps. Lorsque vous travaillez avec PRI, l'ensemble du réseau fédérateur de communications numériques (DS1) est pleinement utilisé, ce qui entraîne débit 2 Mbit/s. Les vitesses élevées offertes par le RNIS le rendent idéal pour une large gamme de services de communication modernes, notamment le transfert de données à haut débit, le partage d'écran, la vidéoconférence, le transfert de fichiers volumineux pour le multimédia, la visiophonie de bureau et l'accès à Internet.

À proprement parler, la technologie RNIS n'est rien d'autre qu'une des variétés de « téléphonie informatique », ou, comme on l'appelle aussi, téléphonie CTI (Computer Telephony Integration).

L'une des raisons de l'émergence des solutions CTI était l'émergence d'exigences visant à fournir aux salariés de l'entreprise des services téléphoniques supplémentaires qui n'étaient soit pas pris en charge par le central téléphonique d'entreprise existant, soit le coût d'achat et de mise en œuvre d'une solution auprès du fabricant de ce central. n'était pas comparable au confort obtenu.

Les premiers signes d'application des services CTI étaient des systèmes de secrétaires électroniques (auto-attendus) et d'accueil vocal interactif automatique (menus), de messagerie vocale d'entreprise, de répondeurs et de systèmes d'enregistrement de conversations. Pour ajouter le service d’une application CTI particulière, un ordinateur a été connecté au central téléphonique existant de l’entreprise. Une carte spécialisée y a été installée (d'abord sur le bus ISA, puis sur Bus PCI), qui se connectait au central téléphonique via une interface téléphonique standard. Logiciel ordinateur fonctionnant sous un ordinateur spécifique système opérateur(MS Windows, Linux ou Unix), interagissait avec le central téléphonique via l'interface de programme (API) d'une carte spécialisée et assurait ainsi la mise en place d'un service supplémentaire téléphonie d'entreprise. Presque simultanément, une norme a été élaborée interface logicielle pour l’intégration informatique-téléphonie – TAPI (Telephony API)

Pour les systèmes téléphoniques traditionnels, l'intégration CTI s'effectue de la manière suivante : certains carte informatique connecté à un central téléphonique et transmet (traduit) les signaux téléphoniques, l'état de la ligne téléphonique et ses évolutions sous forme « programmée » : messages, événements, variables, constantes. La composante téléphonique est transmise via le réseau téléphonique, et la composante logicielle est transmise via un réseau de données ou réseau IP.

À quoi ressemble le processus d’intégration en téléphonie IP ?

Tout d'abord, il convient de noter qu'avec l'avènement de la téléphonie IP, la perception même d'un central téléphonique (Private Branch eXchange - PBX) a changé. Le PBX IP n'est rien de plus qu'un autre service réseau du réseau IP et, comme la plupart des services réseau IP, il fonctionne conformément aux principes de la technologie client-serveur, c'est-à-dire qu'il suppose la présence de parties service et client. Ainsi, par exemple, le service e-mail dans un réseau IP a une partie service - serveur de courrier et la partie client - le programme utilisateur (par exemple Microsoft Outlook). Le service de téléphonie IP est structuré de manière similaire : la partie service - le serveur IP PBX et la partie client - le téléphone IP (matériel ou logiciel) utilisent un seul support de communication - le réseau IP - pour transmettre la voix.

Qu'est-ce que cela apporte à l'utilisateur ?

Les avantages de la téléphonie IP sont évidents. Parmi eux figurent des fonctionnalités riches, la capacité d'améliorer considérablement l'interaction des employés et en même temps de simplifier la maintenance du système.

De plus, les communications IP évoluent de manière ouverte en raison de la normalisation des protocoles et de la pénétration mondiale de l'IP. Grâce au principe d'ouverture du système de téléphonie IP, il est possible d'étendre les services fournis et de les intégrer aux services existants et prévus.

La téléphonie IP vous permet de créer un système de gestion centralisé unique pour tous les sous-systèmes avec des droits d'accès différenciés et d'exploiter les sous-systèmes dans les divisions régionales en utilisant du personnel local.

La modularité du système de communication IP, son ouverture, son intégration et son indépendance des composants (contrairement à la téléphonie traditionnelle) offrent des opportunités supplémentaires pour construire des systèmes véritablement tolérants aux pannes, ainsi que des systèmes à structure territoriale distribuée.

Systèmes sans fil Communication DECT :

La norme d'accès sans fil DECT (Digital Enhanced Wired Telecommunications) est le système le plus populaire communications mobiles V réseau d'entreprise, l’option la moins chère et la plus simple à installer. Il vous permet d'organiser Communication sans fil sur tout le territoire de l'entreprise, si nécessaire aux utilisateurs « mobiles » (par exemple, la sécurité de l'entreprise ou les chefs d'ateliers et de services).

Le principal avantage des systèmes DECT est qu'à l'achat d'un tel téléphone, vous obtenez presque gratuitement un mini-PBX pour plusieurs numéros internes. Le fait est qu'une fois acheté, vous pouvez acheter des combinés supplémentaires pour la base DECT, chacun recevant son propre numéro interne. Depuis n'importe quel combiné, vous pouvez facilement appeler d'autres combinés connectés à la même base, transférer des appels entrants et internes et même effectuer une sorte de « roaming » - enregistrez votre combiné sur une autre base. Le rayon de réception de ce type de communication est de 50 mètres en intérieur et de 300 mètres en extérieur.

Pour organiser les communications mobiles dans les réseaux publics, les réseaux sont utilisés communications cellulaires Normes GSM et CDMA dont l'efficacité territoriale est pratiquement illimitée. Ce sont respectivement les normes des deuxième et troisième générations de communications cellulaires. Quelles sont les différences?

Chaque minute depuis n'importe quelle borne d'accès réseau cellulaire plusieurs téléphones situés à proximité tentent de communiquer en même temps. Les stations doivent donc offrir un « accès multiple », c'est-à-dire le fonctionnement simultané de plusieurs téléphones sans interférence mutuelle.

Dans les systèmes cellulaires de première génération (normes NMT, AMPS, N-AMPS, etc.), l'accès multiple est mis en œuvre par la méthode fréquentielle - FDMA (Frequency Division Multiple Access) : la station de base dispose de plusieurs récepteurs et émetteurs, dont chacun fonctionne à sa propre fréquence et le radiotéléphone s'accorde sur n'importe quelle fréquence utilisée dans le système cellulaire. Après avoir contacté la station de base sur un canal de service spécial, le téléphone reçoit une indication des fréquences qu'il peut occuper et les syntonise. Ce n’est pas différent de la façon dont une onde radio particulière est réglée.

Cependant, le nombre de canaux pouvant être attribués à la station de base n'est pas très important, d'autant plus que les stations voisines du réseau cellulaire doivent avoir des jeux de fréquences différents afin de ne pas créer d'interférences mutuelles. La plupart des réseaux cellulaires de deuxième génération ont commencé à utiliser la méthode temps-fréquence de division des canaux - TDMA (Time Division Multiple Access). Dans de tels systèmes (et il s'agit de réseaux de normes GSM, D-AMPS, etc.), différentes fréquences sont également utilisées, mais chacun de ces canaux est attribué au téléphone non pas pour toute la durée de la communication, mais uniquement pour de courtes périodes. Les mêmes intervalles restants sont alternativement utilisés par d'autres téléphones. Les informations utiles dans ces systèmes (y compris les signaux vocaux) sont transmises sous forme « compressée » et sous forme numérique.

Le partage de chaque canal de fréquences avec plusieurs téléphones permet de desservir un plus grand nombre d'abonnés, mais il n'y a toujours pas suffisamment de fréquences. La technologie CDMA, construite sur le principe de division en code des signaux, a pu améliorer considérablement cette situation.

L'essence de la méthode de division de code utilisée dans CDMA est que tous les téléphones et stations de base utilisent simultanément la même (et en même temps la totalité) plage de fréquences allouée au réseau cellulaire. Afin que ces signaux haut débit se distinguent les uns des autres, chacun d’eux possède un code « coloration » spécifique qui garantit qu’il se démarque des autres.

Au cours des cinq dernières années, la technologie CDMA a été testée, standardisée, autorisée et lancée par la plupart des fournisseurs d'équipements sans fil et est déjà utilisée dans le monde entier. Contrairement à d'autres méthodes d'accès des abonnés au réseau, où l'énergie du signal est concentrée sur des fréquences ou des intervalles de temps sélectionnés, les signaux CDMA sont distribués dans un espace temps-fréquence continu. En fait, cette méthode manipule la fréquence, le temps et l’énergie.

La question se pose : les systèmes CDMA, dotés de telles capacités, peuvent-ils coexister « pacifiquement » avec les réseaux AMPS/D-AMPS et GSM ?

Il s’avère qu’ils le peuvent. Les autorités de régulation russes ont autorisé l'exploitation de réseaux CDMA dans la bande de fréquences radio 828 - 831 MHz (réception du signal) et 873-876 MHz (transmission du signal), où se trouvent deux canaux radio CDMA d'une largeur de 1,23 MHz. À son tour, la norme GSM en Russie se voit attribuer des fréquences supérieures à 900 MHz, de sorte que les plages de fonctionnement des réseaux CDMA et GSM ne se chevauchent en aucun cas.

Ce que je veux dire en conclusion :

Comme le montre la pratique, les utilisateurs modernes se tournent de plus en plus vers les services à large bande (vidéoconférence, transfert de données à haut débit) et préfèrent de plus en plus terminal mobile filaire régulier. Si l'on prend également en compte le fait que le nombre de ces candidats dans les grandes entreprises peut facilement dépasser le millier, nous obtenons un ensemble d'exigences que seul un central numérique moderne (PBX) puissant peut satisfaire.

Aujourd'hui, le marché propose de nombreuses solutions de divers fabricants qui possèdent à la fois les capacités des PBX, commutateurs ou routeurs traditionnels pour les réseaux de données (y compris les technologies RNIS et VoIP) et les propriétés des stations de base sans fil.

Les PBX numériques d'aujourd'hui, dans une plus grande mesure que les autres systèmes, répondent aux critères spécifiés : ils ont la capacité de commuter des canaux haut débit, de commuter des paquets et sont simplement intégrés à systèmes informatiques(CTI) et permettre l'organisation de microcellules sans fil au sein des entreprises (DECT).

Parmi les types de communication suivants, lequel est le meilleur ? Décider vous-même.

Presque tous les signaux électriques qui affichent des messages réels contiennent un spectre infini de fréquences. Pour une transmission sans distorsion de tels signaux, un canal avec une bande passante infinie serait nécessaire. En revanche, la perte d'au moins une composante spectrale lors de la réception entraîne une distorsion de la forme temporelle du signal. Par conséquent, la tâche consiste à transmettre un signal dans une bande passante de canal limitée de manière à ce que la distorsion du signal réponde aux exigences et à la qualité de la transmission de l'information. Ainsi, la bande de fréquences constitue un spectre de signal limité (basé sur des considérations techniques et économiques et des exigences en matière de qualité de transmission).

La bande passante de fréquence ΔF est déterminée par la différence entre les fréquences supérieure FB et inférieure FH dans le spectre du message, en tenant compte de ses limites. Ainsi, pour une séquence périodique d'impulsions rectangulaires, la bande passante du signal peut être trouvée approximativement à partir de l'expression :

où tn est la durée de l'impulsion.

Le signal téléphonique primaire (message vocal), également appelé signal d'abonné, est un processus aléatoire non stationnaire avec une bande de fréquence de 80 à 12 000 Hz. L'intelligibilité de la parole est déterminée par des formants (régions amplifiées du spectre de fréquences), dont la plupart sont situés dans la bande 300 ... 3 400 Hz. Par conséquent, sur recommandation du Comité consultatif international de téléphonie et de télégraphie (ICITT), une bande de fréquences efficacement transmise de 300 ... 3 400 Hz a été adoptée pour la transmission téléphonique. Ce signal est appelé signal de fréquence vocale (VF). Dans le même temps, la qualité des signaux transmis est assez élevée - l'intelligibilité des syllabes est d'environ 90 % et l'intelligibilité des phrases est de 99 %.

Signaux de diffusion audio. Les sources sonores lors de la transmission des programmes diffusés sont les instruments de musique ou la voix humaine. Gamme signal sonore occupe une bande de fréquence de 20...20000 Hz.

Pour une qualité suffisamment élevée (chaînes de diffusion de première classe), la bande de fréquence ∆FC doit être de 50...10 000 Hz, pour une reproduction parfaite des programmes diffusés (chaînes de première classe) - 30...15 000 Hz, de deuxième classe - 100... 6800 Hz.

En télévision, la méthode adoptée consiste à convertir alternativement chaque élément de l'image en un signal électrique, puis à transmettre ce signal sur un canal de communication. Pour mettre en œuvre ce principe, des tubes cathodiques spéciaux sont utilisés du côté émetteur, convertissant l'image optique de l'objet transmis en un signal vidéo électrique déplié dans le temps.

Figure 2.2.1 - Conception du tube émetteur

À titre d'exemple, la figure 2.2.1 montre une version simplifiée de l'une des options de tube émetteur. À l’intérieur du flacon en verre, placé sous vide poussé, se trouvent une photocathode translucide (cible) et un projecteur électronique (EP). Un système de déflexion (OS) est placé à l'extérieur du col du tube. Le projecteur génère un mince faisceau d'électrons qui, sous l'influence d'un champ accélérateur, est dirigé vers la cible. Grâce à un système de déviation, le faisceau se déplace de gauche à droite (le long des lignes) et de haut en bas (le long du cadre), parcourant toute la surface de la cible. La collection de toutes les (N) lignes est appelée un raster. Une image est projetée sur la cible du tube, recouverte d'une couche photosensible. De ce fait, chaque section élémentaire de la cible acquiert charge électrique. Un soi-disant soulagement potentiel se forme. Le faisceau d'électrons, interagissant avec chaque section (point) du relief potentiel, semble effacer (neutraliser) son potentiel. Le courant qui traverse la résistance de charge Rн dépendra de l'éclairage de la zone cible où le faisceau d'électrons frappe, et le signal vidéo Uc sera libéré au niveau de la charge (Figure 2.2.2). La tension du signal vidéo variera d'un niveau « noir », correspondant aux zones les plus sombres de l'image transmise, à un niveau « blanc », correspondant aux zones les plus claires de l'image.

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2.1.1. Réseaux téléphoniques analogiques

Les réseaux téléphoniques analogiques font référence à des réseaux à commutation de circuits étendus qui ont été créés pour fournir des services téléphoniques publics au public. Les réseaux téléphoniques analogiques se concentrent sur une connexion établie avant le début des conversations (transmission vocale) entre abonnés. Le réseau téléphonique est constitué (commuté) à l'aide de commutateurs téléphoniques automatiques.

Les réseaux téléphoniques sont constitués de :

centraux téléphoniques automatiques (ATS);
postes téléphoniques;
lignes de communication principales (lignes de communication entre centraux téléphoniques automatiques);
lignes d'abonné (lignes reliant les postes téléphoniques au PBX).

L'abonné dispose d'une ligne dédiée qui relie son poste téléphonique au PBX. Les lignes de communication principales sont utilisées à leur tour par les abonnés.

Les réseaux téléphoniques analogiques sont également utilisés pour la transmission de données comme :

réseaux d'accès aux réseaux à commutation de paquets, par exemple, connexions Internet (des lignes téléphoniques commutées et louées sont utilisées) ;
les lignes réseau des réseaux paquets (on utilise principalement des lignes téléphoniques dédiées).

Le réseau téléphonique analogique à commutation de circuits fournit des services pour le réseau par paquets niveau physique, qui après commutation est un canal physique point à point.

Réseau téléphonique régulier ou POTS(Plain Old Telephone Service - ancien service téléphonique « plat ») assure la transmission d'un signal vocal entre abonnés avec une gamme de fréquences allant jusqu'à 3,1 kHz, ce qui est tout à fait suffisant pour une conversation normale. Pour communiquer avec les abonnés, on utilise une ligne à deux fils, à travers laquelle les signaux des deux abonnés voyagent simultanément dans des directions opposées au cours d'une conversation.

Le réseau téléphonique est constitué de nombreuses stations ayant des connexions hiérarchiques entre elles. Les commutateurs de ces stations ouvrent la voie entre les centraux téléphoniques de l'abonné appelant et appelé sous le contrôle des informations fournies par le système de signalisation. Les lignes de communication principales entre les centraux téléphoniques doivent offrir la capacité de transmettre simultanément une grande quantité d'informations (prendre en charge un grand nombre de connexions).

Il n'est pas pratique d'attribuer une ligne principale distincte pour chaque connexion, et pour une utilisation plus efficace des lignes physiques, les éléments suivants sont utilisés :

procédé de multiplexage par répartition en fréquence ;
chaînes numériques et multiplexage des flux numériques de plusieurs abonnés.

Méthode de multiplexage par répartition en fréquence (FDM)

Dans ce cas, un seul câble transmet plusieurs canaux dans lesquels un signal vocal basse fréquence module un signal d'oscillateur haute fréquence. Chaque canal possède son propre oscillateur et les fréquences de ces oscillateurs sont suffisamment séparées les unes des autres pour transmettre des signaux dans une bande passante allant jusqu'à 3,1 kHz avec un niveau normal de séparation les uns des autres.

Application de canaux numériques pour les transmissions interurbaines

Pour ce faire, le signal analogique de la ligne d'abonné au central téléphonique est numérisé puis transmis numériquement au central téléphonique du destinataire. Là, il est reconverti et transmis à la ligne d'abonné analogique.

Pour assurer une communication bidirectionnelle au central téléphonique, chaque extrémité de la ligne d'abonné dispose d'une paire de convertisseurs - ADC (analogique-numérique) et DAC (numérique-analogique). Pour les communications vocales avec une bande passante standard (3,1 kHz), la fréquence de quantification est de 8 kHz. Une plage dynamique acceptable (le rapport du signal maximum au minimum) est fournie avec une conversion 8 bits.

Au total, il s'avère que chaque canal téléphonique nécessite un débit de transfert de données de 64 kbit/s (8 bits x 8 kHz).

Souvent, la transmission du signal est limitée à des échantillons de 7 bits et le huitième bit (LSB) est utilisé à des fins de signalisation. Dans ce cas, le flux vocal pur est réduit à 56 kbit/s.

Pour utiliser efficacement les lignes interurbaines, les flux numériques provenant de plusieurs abonnés aux centraux téléphoniques sont multiplexés dans des canaux de différentes capacités qui connectent les centraux téléphoniques les uns aux autres. À l'autre extrémité du canal, un démultiplexage est effectué - séparant le flux requis du canal.

Bien entendu, le multiplexage et le démultiplexage s'effectuent simultanément aux deux extrémités, puisque la communication téléphonique est bidirectionnelle. Le multiplexage est réalisé par répartition dans le temps (TDM – Time Division Multiplexing).

Dans un canal fédérateur, les informations sont organisées sous forme d’une séquence continue de trames. Chaque canal d'abonné dans chaque trame est attribué l'intervalle de temps pendant lequel les données de ce canal sont transmises.

Ainsi, dans les lignes téléphoniques analogiques modernes, les signaux analogiques sont transmis sur la ligne d'abonné et les signaux numériques sont transmis sur les lignes interurbaines.

Modems pour lignes téléphoniques analogiques commutées

Les réseaux téléphoniques publics, en plus de la transmission vocale, permettent la transmission de données numériques à l'aide de modems.

Un modem (modulateur-démodulateur) est utilisé pour transmettre des données sur de longues distances via des réseaux dédiés et commutés. lignes téléphoniques.

Le modulateur convertit les informations binaires provenant de l'ordinateur en signaux analogiques à modulation de fréquence ou de phase dont le spectre correspond à la bande passante des lignes téléphoniques vocales ordinaires. Le démodulateur extrait les informations binaires codées de ce signal et les transmet à l'ordinateur récepteur.

Le modem fax (fax-modem) vous permet d'envoyer et de recevoir des images de fax, compatibles avec les télécopieurs classiques.

Modems pour lignes téléphoniques dédiées

Les lignes physiques louées ont une bande passante beaucoup plus large que les lignes commutées. Des modems spéciaux sont produits pour eux, assurant la transmission de données à des vitesses allant jusqu'à 2048 kbit/s et sur des distances considérables.

technologies xDSL

Les technologies xDSL sont basées sur la conversion de la ligne d'abonné d'un réseau téléphonique classique de l'analogique au numérique xDSL (Digital Subscriber Line). L'essence de cette technologie réside dans le fait que des filtres séparateurs sont installés aux deux extrémités de la ligne d'abonné - au central téléphonique et chez l'abonné.

La composante basse fréquence (jusqu'à 3,5 kHz) du signal est transmise à l'équipement téléphonique conventionnel (port PBX et poste téléphonique chez l'abonné), et la haute fréquence (au-dessus de 4 kHz) est utilisée pour la transmission de données à l'aide de modems xDSL.

Les technologies xDSL permettent d'utiliser simultanément la même ligne téléphonique pour la transmission de données et la transmission vocale (conversations téléphoniques), ce qui n'est pas possible avec les modems commutés classiques.

Assurer la transmission des signaux de communication électriques dans une bande de fréquences effectivement transmise (ETF) de 0,3 à 3,4 kHz. En téléphonie et en communications, l'abréviation KTC est souvent utilisée. Le canal audio est une unité de mesure de la capacité (densité) des systèmes de transmission analogiques (par exemple K-24, K-60, K-120). En même temps pour systèmes numériques transmission (par exemple, PCM-30, PCM-480, PCM-1920), l'unité de mesure de la capacité est le canal numérique principal.

Bande de fréquence transmise efficacement- bande de fréquences dont l'atténuation résiduelle aux fréquences extrêmes ne diffère de l'atténuation résiduelle à une fréquence de 800 Hz de pas plus de 1 Np à la portée de communication maximale caractéristique d'un système donné.

La largeur de l'EPCH détermine la qualité de la transmission téléphonique et la possibilité d'utiliser le canal téléphonique pour transmettre d'autres types de communications. Conformément à la norme internationale pour les canaux téléphoniques des équipements multicanaux, la gamme de fréquences est fixée de 300 à 3400 Hz. Avec une telle bande, un haut degré d'intelligibilité de la parole est assuré, son son est bien naturel et de grandes opportunités sont créées pour le multiplexage secondaire des canaux téléphoniques.

YouTube encyclopédique

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Les sous-titres

Modes de fonctionnement du canal PM

Objectif des modes

2 PR. OK - pour une communication téléphonique ouverte en l'absence de prolongateurs de transit sur le commutateur téléphonique ;
2 PR. TR - pour les connexions de transit temporaires de canaux téléphoniques ouverts, ainsi que pour la communication entre terminaux s'il y a des prolongateurs de transit sur le commutateur téléphonique ;
4 PR OK - pour une utilisation dans les réseaux de télégraphie harmonique multicanal, de communication téléphonique fermée, de transmission de données, etc., ainsi que pour les connexions de transit avec des longueurs importantes de lignes de connexion ;
4 PR TR - pour les liaisons de transit à long terme.

Presque tous les signaux électriques qui affichent des messages réels contiennent un spectre infini de fréquences. Pour une transmission sans distorsion de tels signaux, un canal avec une bande passante infinie serait nécessaire. En revanche, la perte d'au moins une composante spectrale lors de la réception entraîne une distorsion de la forme temporelle du signal. Par conséquent, la tâche consiste à transmettre un signal dans une bande passante de canal limitée de manière à ce que la distorsion du signal réponde aux exigences et à la qualité de la transmission de l'information. Ainsi, une bande de fréquences est un spectre de signal limité (basé sur des considérations techniques et économiques et des exigences en matière de qualité de transmission).

La bande passante de fréquence ΔF est déterminée par la différence entre les fréquences supérieure F B et inférieure F H dans le spectre du message, en tenant compte de ses limitations. Ainsi, pour une séquence périodique d'impulsions rectangulaires, la bande passante du signal peut être trouvée approximativement à partir de l'expression :

où t n est la durée de l'impulsion.

1. Signal téléphonique primaire (message vocal), également appelé abonné, est un processus aléatoire non stationnaire avec une bande de fréquence de 80 à 12 000 Hz. L'intelligibilité de la parole est déterminée par des formants (régions amplifiées du spectre de fréquences), dont la plupart sont situés dans la bande 300 ... 3 400 Hz. Par conséquent, sur recommandation du Comité consultatif international de téléphonie et de télégraphie (ICITT), une bande de fréquences efficacement transmise de 300 ... 3 400 Hz a été adoptée pour la transmission téléphonique. Ce signal est appelé signal de fréquence vocale (VF). Dans le même temps, la qualité des signaux transmis est assez élevée - l'intelligibilité des syllabes est d'environ 90 % et l'intelligibilité des phrases est de 99 %.

2. Signaux de diffusion audio . Les sources sonores lors de la transmission des programmes diffusés sont les instruments de musique ou la voix humaine. Le spectre du signal audio occupe la bande de fréquences 20...20 000 Hz.

Pour une qualité suffisamment élevée (chaînes de diffusion de première classe), la bande de fréquence ∆F C doit être de 50...10 000 Hz, pour une reproduction parfaite des programmes diffusés (chaînes de première classe) - 30...15 000 Hz, de deuxième classe - 100... 6800 Hz.

3. À la télévision un procédé a été adopté pour convertir séquentiellement chaque élément d'image en un signal électrique, puis transmettre ce signal via un canal de communication. Pour mettre en œuvre ce principe, des tubes cathodiques spéciaux sont utilisés du côté émetteur, convertissant l'image optique de l'objet transmis en un signal vidéo électrique déplié dans le temps.

Figure 2.6 – Conception du tube émetteur

À titre d'exemple, la figure 2.6 montre une version simplifiée de l'une des options de tube émetteur. À l’intérieur du flacon en verre, placé sous vide poussé, se trouvent une photocathode translucide (cible) et un projecteur électronique (EP). Un système de déflexion (OS) est placé à l'extérieur du col du tube. Le projecteur génère un mince faisceau d'électrons qui, sous l'influence d'un champ accélérateur, est dirigé vers la cible. Grâce à un système de déviation, le faisceau se déplace de gauche à droite (le long des lignes) et de haut en bas (le long du cadre), parcourant toute la surface de la cible. La collection de toutes les (N) lignes est appelée un raster. Une image est projetée sur la cible du tube, recouverte d'une couche photosensible. De ce fait, chaque section élémentaire de la cible acquiert une charge électrique. Un soi-disant soulagement potentiel se forme. Le faisceau d'électrons, interagissant avec chaque section (point) du relief potentiel, semble effacer (neutraliser) son potentiel. Le courant qui traverse la résistance de charge R n dépendra de l'éclairage de la zone cible touchée par le faisceau d'électrons, et un signal vidéo U c sera libéré au niveau de la charge (Figure 2.7). La tension du signal vidéo variera d'un niveau « noir », correspondant aux zones les plus sombres de l'image transmise, à un niveau « blanc », correspondant aux zones les plus claires de l'image.

Figure 2.7 – Forme d'un signal de télévision dans un intervalle de temps sans impulsions de trame.

Si le niveau « blanc » correspond à la valeur minimale du signal et le niveau « noir » correspond au maximum, alors le signal vidéo sera négatif (polarité négative). La nature du signal vidéo dépend de la conception et du principe de fonctionnement du tube émetteur.

Le signal de télévision est un signal unipolaire pulsé (puisqu'il est fonction de la luminosité, qui ne peut pas être multipolaire). Il a une forme complexe et peut être représenté comme la somme de composantes constantes et harmoniques d’oscillations de différentes fréquences.
Le niveau de la composante continue caractérise la luminosité moyenne de l'image transmise. Lors de la transmission d'images animées, la valeur de la composante constante changera continuellement en fonction de l'éclairage. Ces changements se produisent très rapidement basses fréquences(0-3 Hz). En utilisant les fréquences inférieures du spectre du signal vidéo, de grands détails d'image sont reproduits.

La télévision, tout comme le cinéma léger, est devenue possible grâce à l'inertie de la vision. Les terminaisons nerveuses de la rétine continuent d'être excitées pendant un certain temps après la fin du stimulus lumineux. A une fréquence d'images F k ≥ 50 Hz, l'œil ne remarque pas l'intermittence du changement d'image. En télévision, le temps de lecture de l'ensemble des N lignes (frame time - Tk) est choisi égal à Tk = s. Pour réduire le scintillement de l’image, une numérisation entrelacée est utilisée. Tout d'abord, dans un temps demi-trame égal à T p/c = s, toutes les lignes impaires sont lues une à une, puis, dans le même temps, toutes les lignes paires sont lues. Le spectre de fréquences du signal vidéo sera obtenu lors de la transmission d'une image qui est une combinaison des moitiés claire et sombre de la trame (Figure 2.8). Le signal représente des impulsions de forme proche du rectangulaire. La fréquence minimale de ce signal lors d'un balayage entrelacé est la fréquence des champs, c'est-à-dire

Figure 2.8 – Pour déterminer la fréquence minimale du spectre du signal de télévision

À l'aide de hautes fréquences, les détails les plus fins de l'image sont transmis. Une telle image peut être représentée sous la forme de petits carrés noirs et blancs alternant en luminosité avec des côtés égaux au diamètre du faisceau (Figure 2.9, a), situés le long de la ligne. Une telle image contiendra le nombre maximum d'éléments d'image.

Figure 2.9 – Pour déterminer la fréquence maximale du signal vidéo

La norme prévoit la décomposition d'une image dans une trame en N = 625 lignes. Le temps pour tracer une ligne (Fig. 2.9, b) sera égal à . Un signal qui change le long de la ligne est obtenu lorsque les carrés noirs et blancs alternent. La période minimale du signal sera égale au temps nécessaire pour lire une paire de carrés :

où n paires est le nombre de paires de carrés dans une ligne.

Le nombre de carrés (n) dans la ligne sera égal à :

où est le format de trame (voir Figure 2.2.4, a),

b – largeur, h – hauteur du champ du cadre.

Alors ; (2.10)

Le format de trame est supposé être k=4/3. Alors la fréquence supérieure du signal F in sera égale à :

Lors de la transmission de 25 images par seconde avec 625 lignes chacune, la fréquence de ligne nominale (fréquence de ligne) est de 15,625 kHz. La fréquence supérieure du signal de télévision sera de 6,5 MHz.

Selon la norme adoptée dans notre pays, la tension du signal vidéo complet U TV, constitué d'impulsions de synchronisation U C, d'un signal de luminosité et d'impulsions d'amortissement U P, est U TV = U P + U C = 1V. Dans ce cas, U C = 0,3 U TV, et U P = 0,7 U TV. Comme le montre la figure 2.10, le signal bande sonore est situé plus haut dans le spectre (fn 3V = 8 MHz) du signal vidéo. Généralement, un signal vidéo est transmis par modulation d'amplitude (AM) et un signal audio par modulation de fréquence (FM).

Parfois, afin d'économiser la bande passante du canal, la fréquence supérieure du signal vidéo est limitée à la valeur Fv = 6,0 MHz et la porteuse audio est transmise à une fréquence fн з = 6,5 MHz.

Figure 2.10 – Placement des spectres de signaux d'image et de son dans une chaîne radio de diffusion télévisée.

Atelier (des tâches similaires sont incluses dans les copies d'examen)

Tâche n°1 : Trouver le taux de répétition des impulsions du signal transmis et la bande passante du signal s'il y a 5 paires de bandes verticales alternées noires et blanches sur l'écran du téléviseur

Tâche n°2 : Trouver le taux de répétition des impulsions du signal transmis et la bande passante du signal s'il y a 10 paires de bandes horizontales alternées noires et blanches sur l'écran du téléviseur

Lors de la résolution du problème n°1, il est nécessaire d'utiliser la durée connue d'une ligne d'un signal TV standard. Pendant ce temps, il y aura un changement de 5 impulsions correspondant au niveau de noir et de 5 impulsions correspondant au niveau de blanc (vous pouvez calculer leur durée). De cette manière, la fréquence des impulsions et la bande passante du signal peuvent être déterminées.

Lors de la résolution du problème n°2, partez du nombre total de lignes dans le cadre, déterminez le nombre de lignes dans une bande horizontale, gardez à l'esprit que le balayage est effectué entrelacé. Vous déterminerez ainsi la durée de l’impulsion correspondant au niveau de noir ou de blanc. Continuez comme dans la tâche n°1

Lors de la préparation du travail final, pour plus de commodité, utilisez image graphique signaux et spectres.

4. Signaux de télécopie. La communication par télécopie (phototélégraphe) est la transmission d'images fixes (dessins, dessins, photographies, textes, bandes de journaux, etc.). Le dispositif de conversion de message fax (image) convertit le flux lumineux réfléchi par l'image en un signal électrique (Figure 2.2.6)

Figure 2.11 - Schéma fonctionnel de la communication par fax

Où 1 est le canal de communication par fax ; 2 – les dispositifs d'entraînement, de synchronisation et de mise en phase ; 3 – tambour de transmission, sur lequel est placé l'original de l'image transmise sur papier ; FEP – convertisseur photoélectronique du flux lumineux réfléchi en signal électrique ; OS – système optique pour former un faisceau lumineux.

Lors de la transmission d'éléments de luminosité alternée, le signal prend la forme d'une séquence d'impulsions. La fréquence de répétition des impulsions dans une séquence est appelée fréquence du motif. La fréquence du motif, Hz, atteint sa valeur maximale lors de la transmission d'une image dont les éléments et les espaces les séparant sont égaux aux dimensions du faisceau de balayage :

F rismax = 1/(2τ u) (2.12)

où τ u est la durée d'impulsion égale à la durée de transmission de l'élément d'image, qui peut être déterminée grâce aux paramètres du dispositif de balayage.

Ainsi, si π·D est la longueur de la ligne et S est le pas de balayage (le diamètre du faisceau de balayage), alors il y a des éléments π·D/S dans la ligne. A N tours par minute d'un tambour ayant un diamètre D, le temps de transmission de l'élément d'image, mesuré en secondes :

La fréquence minimale de l'image (lors du changement le long de la ligne), Hz, sera lors de la numérisation d'une image contenant des rayures noires et blanches sur la longueur de la ligne, égales en largeur à la moitié de la longueur de la ligne. Où

F pус min = N/60, (2.14)

Pour effectuer une communication phototélégraphique de qualité satisfaisante, il suffit de transmettre des fréquences de F pic min à F pic max. Le Comité consultatif international du télégraphe et de la téléphonie recommande N = 120, 90 et 60 tr/min pour les télécopieurs ; S = 0,15 mm ; D = 70 mm. De (2.13) et (2.14), il s'ensuit qu'à N = 120 F riz max = 1466 Hz ; F fig min = 2 Hz ; à N = 60 F fig max = 733 Hz ; F fig min = 1 Hz ; La plage dynamique du signal de fax est de 25 dB.

Signaux télégraphiques et de données. Les messages et signaux de télégraphie et de transmission de données sont discrets.

Les dispositifs de conversion des messages et des données télégraphiques représentent chaque caractère du message (lettre, chiffre) sous la forme d'une certaine combinaison d'impulsions et de pauses de même durée. Une impulsion correspond à la présence de courant en sortie du dispositif de conversion, une pause correspond à l'absence de courant.

Pour la transmission de données, des codes plus complexes sont utilisés, qui permettent de détecter et de corriger les erreurs dans la combinaison d'impulsions reçue résultant d'interférences.

Les dispositifs permettant de convertir des signaux télégraphiques et de transmettre des données en messages utilisent les combinaisons d'impulsions et de pauses reçues pour restaurer les caractères du message conformément à la table de codes et les transmettre à un périphérique d'impression ou à un écran d'affichage.

Plus la durée des impulsions affichant les messages est courte, plus ils seront transmis par unité de temps. L'inverse de la durée de l'impulsion est appelé vitesse télégraphique : B = 1/τ et, où τ et est la durée de l'impulsion, s. L'unité de vitesse télégraphique s'appelait le baud. Avec une durée d'impulsion de τ et = 1 s, la vitesse est B = 1 Baud. La télégraphie utilise des impulsions d'une durée de 0,02 s, ce qui correspond à une vitesse télégraphique standard de 50 bauds. Les taux de transfert de données sont nettement plus élevés (200, 600, 1 200 bauds et plus).

Les signaux de télégraphie et de transmission de données prennent généralement la forme de séquences d'impulsions rectangulaires (Figure 2.4, a).

Lors de la transmission de signaux binaires, il suffit de fixer uniquement le signe de l'impulsion pour un signal bipolaire, ou la présence ou l'absence pour un signal unipolaire. Les impulsions peuvent être détectées de manière fiable si elles sont transmises en utilisant une bande passante numériquement égale au débit en bauds. Pour une vitesse télégraphique standard de 50 bauds, la largeur spectrale du signal télégraphique sera de 50 Hz. À 2 400 bauds (système de transmission de données à vitesse moyenne), la largeur du spectre du signal est d'environ 2 400 Hz.

5. Puissance moyenne des messages P SR est déterminé en faisant la moyenne des résultats de mesure sur une longue période de temps.

La puissance moyenne qu'un signal aléatoire s(t) développe aux bornes d'une résistance de 1 Ohm :

La puissance contenue dans une bande de fréquences finie entre ω 1 et ω 2 est déterminée en intégrant la fonction G(ω) β dans les limites correspondantes :

La fonction G(ω) représente la densité spectrale de la puissance moyenne du procédé, c'est-à-dire la puissance contenue dans une bande de fréquence infinitésimale.

Pour faciliter les calculs, la puissance est généralement indiquée en unités relatives, exprimées sous forme logarithmique (décibels, dB). Dans ce cas, le niveau de puissance est :

Si la puissance de référence R E = 1 mW, alors p x est appelé niveau absolu et s'exprime en dBm. En tenant compte de cela, le niveau absolu de puissance moyenne est :

Puissance de crête p crête (ε %) – il s'agit de la valeur de puissance du message qui peut être dépassée pendant ε % du temps.

Le facteur de crête du signal est déterminé par le rapport entre la puissance de crête et la puissance moyenne du message, dB,

A partir de la dernière expression, en divisant le numérateur et le dénominateur par RE, en tenant compte de (2.17) et (2.19), nous déterminons le facteur de crête comme la différence entre les niveaux absolus des puissances de crête et moyennes :

La plage dynamique D (ε%) s'entend comme le rapport entre la puissance crête et la puissance minimale du message P min . La plage dynamique, comme le facteur de crête, est généralement estimée en dB :

La puissance moyenne du signal de fréquence vocale, mesurée pendant les heures de pointe (BHH), en tenant compte des signaux de commande - numérotation, appel, etc. - est de 32 µW, ce qui correspond à un niveau (par rapport à 1 mW) p av = -15 dBm

Puissance maximum signal téléphonique dont la probabilité de dépassement est négligeable est égale à 2220 μW (ce qui correspond à un niveau de +3,5 dBm) ; La puissance minimale du signal encore audible dans le bruit de fond est estimée à 220 000 pW (1 pW = 10 -12 mW), ce qui correspond à un niveau de 36,5 dBm.

La puissance moyenne P CP du signal diffusé (mesurée en un point de niveau relatif nul) dépend de l'intervalle de moyenne et est égale à 923 μW en moyenne sur une heure, 2 230 μW par minute et 4 500 μW par seconde. La puissance maximale du signal de diffusion est de 8 000 μW.

La plage dynamique des signaux de diffusion DC est de 25 à 35 dB pour le discours d'un annonceur, de 40 à 50 dB pour un ensemble instrumental et jusqu'à 65 dB pour un orchestre symphonique.

Les signaux discrets primaires se présentent généralement sous la forme d'impulsions rectangulaires de courant continu ou alternatif, généralement avec deux états résolus (binaire ou marche-arrêt).

Le taux de modulation est déterminé par le nombre d'unités (puces) transmises par unité de temps et est mesuré en bauds :

B = 1/τu, (2.23)

où τ et est la durée d'un message élémentaire.

La vitesse de transmission des informations est déterminée par la quantité d'informations transmises par unité de temps et se mesure en bits/s :

où M est le nombre de positions du signal.

Dans les systèmes binaires (M=2), chaque élément transporte 1 bit d'information, donc, selon (2.23) et (2.24) :

Cmax =B, bit/s (2,25)

Questions de contrôle

1. Définir les notions « information », « message », « signal ».

2. Comment déterminer la quantité d'informations dans un seul message ?

3. Quels types de signaux existe-t-il ?

4. En quoi un signal discret diffère-t-il d'un signal continu ?