itthon › Oktatás › Szabványos frekvenciasáv a telefonálásban. Mi a frekvenciamodulációs sávszélesség, spektrum és oldalsávok? Modemek dedikált telefonvonalakhoz

Szabványos frekvenciasáv a telefonálásban. Mi a frekvenciamodulációs sávszélesség, spektrum és oldalsávok? Modemek dedikált telefonvonalakhoz

Az állomásokat a kapcsolás típusa alapján analóg és digitális kategóriákra osztják. A telefonkommunikáció, amely a beszéd (hang) analóg elektromos jellé alakításán és kapcsolt kommunikációs csatornán keresztüli továbbításán (analóg telefonálás) működik, régóta a hangüzenetek távolról történő továbbításának egyetlen módja. Az analóg elektromos jel paramétereinek (amplitúdó, frekvencia vagy fázis) mintavételezése (idő szerint) és kvantálása (szint szerint) lehetővé tette az analóg jel digitális (diszkrét) jellé alakítását, szoftveres módszerekkel történő feldolgozását, ill. digitális távközlési hálózatokon továbbítja.

A PSTN (nyilvános telefonhálózat) hálózatban két előfizető közötti analóg hangjel továbbítására úgynevezett szabványos hangfrekvenciás (VoF) csatorna biztosított, amelynek sávszélessége 3100 Hz. A digitális telefonrendszerben a mintavételezés (időben), kvantálás (szintben), kódolás és a redundancia kiküszöbölése (tömörítés) műveleteit analóg elektromos jelen hajtják végre, majd az így keletkezett adatfolyamot elküldik a fogadó előfizetőnek, ill. a rendeltetési helyre történő „megérkezéskor” fordított eljárásoknak vetjük alá.

A beszédjel átalakítása a megfelelő protokoll segítségével történik, attól függően, hogy milyen hálózaton keresztül továbbítják. Jelenleg a leghatékonyabb diszkrét (digitális) jelek átvitelét, beleértve a beszédet (hangot) hordozó jeleket is, a digitális biztosítja. elektromos hálózatok, amelyek csomagtechnológiákat valósítanak meg: IP (Internet Protocol), ATM (Asynchronous Transfer Mode) vagy FR (Frame Relay).

A digitális hangátvitel koncepciója állítólag 1993-ban született az Illinoisi Egyetemen (USA). Az Endeavour sikló következő repülése során 1994 áprilisában a NASA a képét és hangját továbbította a Földre. számítógépes program. A kapott jelet az internetre küldték, és bárki hallhatta az űrhajósok hangját. 1995 februárjában az izraeli VocalTec cég felajánlotta az Internet Phone program első verzióját, amelyet a Windows rendszerű multimédiás PC-k tulajdonosai számára készítettek. Ezután létrejött az Internet Phone szerverek privát hálózata. És már több ezer ember letöltötte Internetes program Telefonáljon a VocalTec kezdőlapjáról, és elkezdett csevegni.

Természetesen más cégek nagyon gyorsan értékelték a lehetőségeket, amelyeket a különböző féltekéken való beszélgetés lehetősége kínált anélkül, hogy fizetnének érte. nemzetközi hívások. Az ilyen kilátások nem maradhattak észrevétlenül, és már 1995-ben a Hálózaton keresztüli hangátvitelre tervezett termékek özöne jelent meg a piacon.

Napjainkban számos szabványosított információátviteli módszer létezik, amelyek a legelterjedtebbek a digitális telefonszolgáltatások piacán: ezek az ISDN, a VoIP, a DECT, a GSM és mások. Próbáljunk meg röviden beszélni mindegyikük jellemzőiről.

Tehát mi az ISDN?

Az ISDN rövidítés az Integrated Services Digital Network (integrált szolgáltatások digitális hálózata) rövidítése – egy digitális hálózat szolgáltatások integrálásával. Ez a világméretű telefonhálózat modern generációja, amely képes bármilyen típusú információ átvitelére, beleértve a gyors és helyes adatátvitelt (beleértve a hangot is) Jó minőség felhasználóról felhasználóra.

Fő előnye ISDN hálózatok az, hogy több digitális vagy analóg eszközt (telefon, modem, fax stb.) csatlakoztathat egy hálózati véghez, és mindegyiknek saját vezetékes telefonszáma lehet.

Egy normál telefont egy vezetékpár segítségével csatlakoztatnak egy telefonközponthoz. Ebben az esetben páronként csak egy hajtható végre. telefonbeszélgetés. Ugyanakkor a készülékben zaj, interferencia, rádió és idegen hangok hallhatók - az analóg hátrányai telefonos kommunikáció, amely „összegyűjti” az útjába kerülő összes akadályt. Az ISDN használatakor az előfizető számára hálózati végpontot telepítenek, és a speciális dekóderrel digitális formátumba konvertált hangot egy speciálisan kijelölt (szintén teljesen digitális) csatornán továbbítják a fogadó előfizetőhöz, miközben biztosítják a maximális hallhatóságot interferencia nélkül. és torzítás.

Az ISDN alapja a digitális telefoncsatornákra épülő (csomagkapcsolt adatátvitel lehetőségét is biztosító) 64 kbit/s adatátviteli sebességű hálózat. Az ISDN szolgáltatások két szabványon alapulnak:

Alap hozzáférés (Basic Rate Interface (BRI)) - két B-csatorna 64 kbit/s és egy D-csatorna 16 kbit/s

Elsődleges hozzáférés (Primary Rate Interface (PRI)) - 30 B-csatorna 64 kbps és egy D-csatorna 64 kbps

A BRI sávszélessége általában 144 Kbps. A PRI-vel végzett munka során a teljes digitális kommunikációs gerinchálózat (DS1) teljes mértékben kihasználásra kerül, aminek eredményeként áteresztőképesség 2 Mbit/s. Az ISDN által kínált nagy sebesség ideálissá teszi a modern kommunikációs szolgáltatások széles skálájához, beleértve a nagy sebességű adatátvitelt, képernyőmegosztást, videokonferenciát, nagyméretű multimédiás fájlátvitelt, asztali videotelefonálást és internet-hozzáférést.

Szigorúan véve az ISDN technológia nem más, mint a „számítógépes telefonálás”, vagy ahogyan más néven CTI-telefónia (Computer Telephony Integration) egyik fajtája.

A CTI-megoldások megjelenésének egyik oka az volt, hogy a vállalati alkalmazottak számára olyan további telefonszolgáltatásokat kellett nyújtani, amelyeket vagy nem támogatott a meglévő vállalati telefonközpont, vagy a megoldás beszerzésének és bevezetésének költsége a központ gyártójától. nem volt összehasonlítható az elért kényelemmel.

A CTI szolgáltatási alkalmazások első jelei az elektronikus titkársági rendszerek (automatikus felügyelet) és az automatikus interaktív hangüdvözlő rendszerek (menük), a vállalati hangposta, az üzenetrögzítők és a beszélgetésrögzítő rendszerek voltak. Egy adott CTI-alkalmazás szolgáltatásának hozzáadásához egy számítógépet csatlakoztattak a cég meglévő telefonközpontjához. Egy speciális kártyát telepítettek bele (először az ISA buszra, majd rá PCI busz), amely szabványos telefoninterfészen keresztül csatlakozott a telefonközponthoz. Szoftver meghatározott alatt futó számítógép operációs rendszer(MS Windows, Linux vagy Unix), egy speciális kártya programinterfészén (API) keresztül kommunikált a telefonközponttal, és ezzel egy további szolgáltatás megvalósítását biztosította. vállalati telefonálás. Ezzel szinte egy időben szabványt is kidolgoztak szoftver interfész számítógép-telefon integrációhoz – TAPI (Telephony API)

A hagyományos telefonrendszereknél a CTI-integráció a következőképpen valósul meg: a telefonközponthoz csatlakozik valamilyen speciális számítógépes tábla, amely a telefonjeleket, a telefonvonal állapotát és annak változásait „szoftveres” formába továbbítja (fordítja): üzeneteket, eseményeket. , változók, állandók. A telefonkomponens átvitele a telefonhálózaton, a szoftverkomponens adathálózaton vagy IP-hálózaton keresztül történik.

Hogyan néz ki az integrációs folyamat az IP-telefóniában?

Először is meg kell jegyezni, hogy az IP-telefónia megjelenésével a telefonközpont (Private Branch eXchange - PBX) felfogása megváltozott. Az IP PBX nem más, mint az IP hálózat egy másik hálózati szolgáltatása, és az IP hálózati szolgáltatások többségéhez hasonlóan a kliens-szerver technológia elvei szerint működik, azaz feltételezi a szolgáltatás és a kliens részek jelenlétét. Tehát például a szolgáltatás email egy IP hálózatban van egy szolgáltatási rész - levelezőszerverés a kliens rész - a felhasználói program (például Microsoft Outlook). Az IP-telefónia szolgáltatás felépítése hasonló: a szolgáltatási rész - az IP PBX szerver és a kliens rész - az IP telefon (hardver vagy szoftver) egyetlen kommunikációs közeget - az IP hálózatot - használ a hang továbbítására.

Mit ad ez a felhasználónak?

Az IP-telefónia előnyei nyilvánvalóak. Ezek közé tartozik a gazdag funkcionalitás, az alkalmazottak interakciójának jelentős javítása és egyben a rendszer karbantartásának egyszerűsítése.

Ezenkívül az IP-kommunikáció nyílt módon fejlődik a protokoll-szabványosítás és a globális IP-penetráció miatt. Az IP-telefónia rendszerében a nyitottság elvének köszönhetően lehetőség nyílik a nyújtott szolgáltatások bővítésére, integrálódásra a meglévő és tervezett szolgáltatásokkal.

Az IP-telefónia lehetővé teszi, hogy egyetlen központosított felügyeleti rendszert építsenek ki az összes alrendszer számára, differenciált hozzáférési jogokkal, és helyi személyzet felhasználásával regionális részlegekben működtessenek alrendszereket.

Az IP kommunikációs rendszer modularitása, nyitottsága, integráltsága és a komponensek függetlensége (a hagyományos telefonálástól eltérően) további lehetőségeket biztosít a valóban hibatűrő, illetve elosztott területi felépítésű rendszerek kiépítéséhez.

Vezeték nélküli rendszerek DECT kommunikáció:

A DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunications) vezeték nélküli hozzáférési szabvány a legnépszerűbb rendszer mobil kommunikáció V vállalati hálózat, a legolcsóbb és legegyszerűbb telepítési lehetőség. Lehetővé teszi a rendszerezést vezeték nélküli kommunikáció a vállalkozás teljes területén, ami annyira szükséges a „mobil” felhasználók számára (például a vállalati biztonság vagy a műhelyek és részlegek vezetői).

A DECT rendszerek fő előnye, hogy egy ilyen telefon megvásárlásával szinte ingyen kapunk mini-alközpontot több belső számra. A tény az, hogy a vásárlás után további kézibeszélőket vásárolhat a DECT bázishoz, amelyek mindegyike saját belső számot kap. Bármely kézibeszélőről könnyedén hívhat más, ugyanahhoz a bázishoz csatlakoztatott kézibeszélőket, átadhat bejövő és belső hívásokat, sőt egyfajta „barangolást” is végrehajthat – regisztrálhatja kézibeszélőjét egy másik bázison. Az ilyen típusú kommunikáció vételi sugara beltéren 50 méter, kültéren 300 méter.

A nyilvános hálózatokban a mobilkommunikáció megszervezéséhez hálózatokat használnak cellás kommunikáció GSM és CDMA szabványok, amelyek területi hatékonysága gyakorlatilag korlátlan. Ezek a cellás kommunikáció második és harmadik generációjának szabványai. Mik a különbségek?

Minden percben bármely bázisállomásról mobilhálózat több, a közelében található telefon egyszerre próbál kapcsolatba lépni. Ezért az állomásoknak „többszörös hozzáférést” kell biztosítaniuk, vagyis több telefon egyidejű működését kölcsönös interferencia nélkül.

Az első generációs cellás rendszerekben (NMT, AMPS, N-AMPS stb. szabványok) a többszörös hozzáférést a frekvenciamódszerrel valósítják meg - FDMA (Frequency Division Multiple Access): a bázisállomásnak több vevője és adója van, amelyek mindegyike saját frekvenciája, és a rádiótelefon a sejtrendszerben használt bármely frekvenciára hangol. Miután egy speciális szolgáltatási csatornán felvette a kapcsolatot a bázisállomással, a telefon jelzést kap arról, hogy milyen frekvenciákat foglalhat el, és ráhangolódik. Ez nem különbözik egy adott rádióhullám hangolásától.

A bázisállomáson allokálható csatornák száma azonban nem túl nagy, különösen azért, mert a szomszédos cellás hálózati állomásoknak eltérő frekvenciakészlettel kell rendelkezniük, hogy ne okozzanak kölcsönös interferenciát. A legtöbb második generációs mobilhálózat a csatornaosztás idő-frekvencia módszerét - TDMA-t (Time Division Multiple Access) kezdte használni. Az ilyen rendszerekben (és ezek GSM, D-AMPS stb. szabványú hálózatok) szintén eltérő frekvenciákat használnak, de az egyes ilyen csatornákat nem a teljes kommunikációs időre, hanem csak rövid időre osztják ki a telefonhoz. A fennmaradó azonos intervallumokat más telefonok felváltva használják. Az ilyen rendszerekben a hasznos információkat (beleértve a beszédjeleket is) „tömörített” és digitális formában továbbítják.

Az egyes frekvenciacsatornák több telefonnal való megosztása nagyobb számú előfizető kiszolgálását teszi lehetővé, de még mindig nincs elegendő frekvencia. Ezen a helyzeten jelentősen javítani tudott a CDMA technológia, amely a jelek kódosztásának elvén épült.

A CDMA-ban alkalmazott kódosztási módszer lényege, hogy minden telefon és bázisállomás egyszerre használja ugyanazt (és egyben a teljes) a mobilhálózat számára kiosztott frekvenciatartományt. Annak érdekében, hogy ezeket a szélessávú jeleket meg lehessen különböztetni egymástól, mindegyiknek van egy sajátos kód „színezése”, amely biztosítja, hogy kitűnjön a többi közül.

Az elmúlt öt évben a CDMA technológiát a legtöbb vezeték nélküli berendezés-gyártó tesztelte, szabványosította, engedélyezte és elindította, és már világszerte használják. Ellentétben az előfizetői hálózathoz való hozzáférés más módszereivel, ahol a jelenergiát kiválasztott frekvenciákra vagy időintervallumokra koncentrálják, a CDMA jelek folyamatos idő-frekvencia térben vannak elosztva. Valójában ez a módszer manipulálja a frekvenciát, az időt és az energiát.

Felmerül a kérdés: képesek-e „békésen” együtt élni az ilyen képességekkel rendelkező CDMA rendszerek az AMPS/D-AMPS és a GSM hálózatokkal?

Kiderült, hogy tudnak. Az orosz szabályozó hatóságok engedélyezték a CDMA-hálózatok működését a 828–831 MHz (jelvétel) és a 873–876 MHz (jelátvitel) rádiófrekvenciás sávban, ahol két, 1,23 MHz szélességű CDMA rádiócsatorna található. Az oroszországi GSM szabványnak viszont 900 MHz feletti frekvenciák vannak kiosztva, így a CDMA és a GSM hálózatok működési tartományai semmilyen módon nem fedik át egymást.

Amit zárásként szeretnék elmondani:

Amint azt a gyakorlat mutatja, a modern felhasználók egyre inkább a szélessávú szolgáltatások felé hajlanak (videokonferencia, nagy sebességű adatátvitel), és egyre inkább előnyben részesítik mobil terminál normál vezetékes. Ha azt is figyelembe vesszük, hogy a nagyvállalatoknál az ilyen jelentkezők száma könnyen meghaladhatja az ezret, akkor olyan követelményrendszert kapunk, amelyet csak egy nagy teljesítményű modern digitális alközpont (PBX) tud eleget tenni.

Napjainkban a piac számos olyan megoldást kínál különböző gyártóktól, amelyek mind a hagyományos alközpontok, mind az adathálózatok kapcsolóinak vagy útválasztóinak (ideértve az ISDN- és VoIP-technológiákat), mind a vezeték nélküli bázisállomások tulajdonságaival rendelkeznek.

A digitális alközpontok manapság a többi rendszernél nagyobb mértékben megfelelnek a meghatározott kritériumoknak: szélessávú csatornaváltásra, csomagkapcsolt kapcsolásra alkalmasak, és egyszerűen integrálhatók számítógépes rendszerek(CTI) és lehetővé teszik a vezeték nélküli mikrocellák vállalaton belüli szervezését (DECT).

Az alábbi kommunikációs típusok közül melyik a jobb? Döntsd el magad.

Szinte minden elektromos jel, amely valódi üzeneteket jelenít meg, végtelen frekvenciaspektrumot tartalmaz. Az ilyen jelek torzításmentes átviteléhez végtelen sávszélességű csatornára lenne szükség. Másrészt a vétel során legalább egy spektrumkomponens elvesztése a jel időbeli alakjának torzulásához vezet. Ezért a feladat egy korlátozott csatornasávszélességű jel továbbítása úgy, hogy a jeltorzítás megfeleljen az információátvitel követelményeinek és minőségének. Így a frekvenciasáv korlátozott (műszaki és gazdasági megfontolások, valamint az átviteli minőségi követelmények alapján) jelspektrum.

A ΔF frekvenciasávszélességet az üzenetspektrum felső FB és alsó FH frekvenciái közötti különbség határozza meg, figyelembe véve annak korlátait. Így egy téglalap alakú impulzusok periodikus sorozata esetén a jel sávszélessége megközelítőleg meghatározható a következő kifejezésből:

ahol tn az impulzus időtartama.

Elsődleges telefonjel ( hangüzenet), más néven előfizető, egy nem stacionárius véletlenszerű folyamat 80 és 12 000 Hz közötti frekvenciasávval. A beszédérthetőséget formánsok (a frekvenciaspektrum felerősített régiói) határozzák meg, amelyek többsége a 300 ... 3400 Hz sávban található. Ezért a Nemzetközi Telefónia és Távírás Tanácsadó Bizottság (ICITT) ajánlására egy hatékonyan sugárzott, 300...3400 Hz-es frekvenciasávot fogadtak el a telefonos átvitelre. Ezt a jelet hangfrekvenciás (VF) jelnek nevezik. Ugyanakkor az átvitt jelek minősége meglehetősen magas - a szótagok érthetősége körülbelül 90%, a frázisérthetőség pedig 99%.

Hangsugárzó jelek. A sugárzott műsorok továbbításakor hangforrások hangszerek vagy emberi hang. Hatótávolság hangjelzés 20...20000 Hz frekvenciasávot foglal el.

A kellően jó minőségű (első osztályú sugárzott csatornák) esetén a ∆FC frekvenciasáv 50...10000 Hz, a sugárzott műsorok hibátlan reprodukálása (legmagasabb osztályú csatornák) esetén - 30...15000 Hz, másodosztályú - 100... 6800 Hz.

A televíziós műsorszórásban az alkalmazott módszer az, hogy a kép minden elemét váltakozva elektromos jellé alakítják, majd ezt a jelet egy kommunikációs csatornán továbbítják. Ennek az elvnek a megvalósítására az adó oldalon speciális katódsugárcsöveket használnak, amelyek az átvitt tárgy optikai képét időben kibontott elektromos videojellé alakítják.

2.2.1 ábra - Az adócső kialakítása

Példaként a 2.2.1. ábra az egyik adócső opció egyszerűsített változatát mutatja. A nagy vákuum alatt álló üveglombikban egy áttetsző fotokatód (célpont) és egy elektronikus spotlámpa (EP) található. A csőnyak külső oldalán eltérítő rendszer (OS) van elhelyezve. A reflektor egy vékony elektronsugarat hoz létre, amely gyorsuló mező hatására a cél felé irányul. Eltérítő rendszer segítségével a sugár balról jobbra (a vonalak mentén) és felülről lefelé (a keret mentén) mozog, körbefutva a cél teljes felületét. Az összes (N) sor gyűjteményét raszternek nevezzük. A cső célpontjára egy képet vetítenek, amelyet fényérzékeny réteggel vonnak be. Ennek eredményeként a cél minden elemi szakasza elsajátítja elektromos töltés. Egy úgynevezett potenciálmentesség képződik. Az elektronsugár, amely kölcsönhatásba lép a potenciál domborzat egyes szakaszaival (pontjaival), úgy tűnik, hogy törli (semlegesíti) annak potenciálját. Az Rн terhelési ellenálláson átfolyó áram a célterület megvilágításától függ, ahol az elektronsugár eléri, és az Uc videojel felszabadul a terhelésnél (2.2.2. ábra). A videojel feszültsége a továbbított kép legsötétebb területeinek megfelelő „fekete” szinttől a kép legvilágosabb területeinek megfelelő „fehér” szintig változik.

További cikkek a témában

Javaslat kidolgozása az egyetemek számítógépes hálózatainak intranetté való összekapcsolására
Az a kérdés, hogy a hálózatok használata milyen előnyökkel jár, természetesen további kérdéseket vet fel: milyen esetekben kerül sor a telepítésre számítógépes hálózatokÖnálló számítógépeket vagy többgépes rendszereket érdemes használni? Hogyan...

Spektrális szűrő meghajtó egység fejlesztése
Munkám célja egy spektrális szűrő meghajtó egység kifejlesztése. Ennek az eszköznek a fő funkciója a szükséges szűrő beszerelése a filmcsatornába. A fejlesztés alatt álló egységet optikai próbapadon fogják használni...

2.1.1. Analóg telefonhálózatok

Az analóg telefonhálózatok olyan nagy kiterjedésű áramkörkapcsolt hálózatokat jelentenek, amelyeket azért hoztak létre, hogy nyilvános telefonszolgáltatásokat nyújtsanak a nyilvánosság számára. Az analóg telefonhálózatok olyan kapcsolatra összpontosítanak, amely az előfizetők közötti beszélgetések (hangátvitel) megkezdése előtt jön létre. A telefonhálózat kialakítása (kapcsolása) automatikus telefonközpont-kapcsolókkal történik.

A telefonhálózatok a következőkből állnak:

automatikus telefonközpontok (ATS);
telefonkészülékek;
fővonali kommunikációs vonalak (kommunikációs vonalak automatikus telefonközpontok között);
előfizetői vonalak (telefonkészülékeket alközponthoz kötő vonalak).

Az előfizetőnek van egy dedikált vonala, amely összeköti telefonkészülékét az alközponttal. A fővonali kommunikációs vonalakat az előfizetők felváltva használják.

Az analóg telefonhálózatokat adatátvitelre is használják:

hálózatok elérése csomagkapcsolt hálózatokhoz, például internetkapcsolatok (tárcsázós és bérelt telefonvonalakat is használnak);
csomaghálózatok trönkjei (főleg dedikált telefonvonalakat használnak).

Az analóg áramkörkapcsolt telefonhálózat szolgáltatásokat nyújt a csomagkapcsolt hálózat számára fizikai szinten, amely váltás után egy pont-pont fizikai csatorna.

Rendszeres telefonhálózat ill EDÉNYEK(Plain Old Telephone Service - régi „lapos” telefonszolgáltatás) biztosítja a hangjel továbbítását az előfizetők között 3,1 kHz-es frekvenciatartományig, ami teljesen elegendő egy normál beszélgetéshez. Az előfizetőkkel való kommunikációhoz kétvezetékes vonalat használnak, amelyen keresztül mindkét előfizető jelei egyidejűleg, ellentétes irányba haladnak beszélgetés közben.

A telefonhálózat sok olyan állomásból áll, amelyek hierarchikusan kapcsolódnak egymáshoz. Ezen állomások kapcsolói egyengetik az utat a hívó és a hívott előfizetői telefonközpontok között a jelzőrendszer által szolgáltatott információ vezérlése mellett. A telefonközpontok közötti fővonali kommunikációs vonalaknak lehetővé kell tenniük nagy mennyiségű információ egyidejű továbbítását (nagyszámú kapcsolat támogatását).

Nem praktikus minden csatlakozáshoz külön fővonalat kijelölni, és a fizikai vonalak hatékonyabb kihasználása érdekében a következőket használják:

frekvenciaosztásos multiplexelési módszer;
digitális csatornák és több előfizetőtől származó digitális adatfolyamok multiplexelése.

Frequency Division Multiplexing (FDM) módszer

Ebben az esetben egyetlen kábel több csatornát továbbít, amelyekben egy alacsony frekvenciájú hangjel modulál egy nagyfrekvenciás oszcillátor jelet. Minden csatornának saját oszcillátora van, és ezeknek az oszcillátoroknak a frekvenciái kellően el vannak választva egymástól ahhoz, hogy akár 3,1 kHz-es sávszélességben is továbbítsák a jeleket, normál szintű elválasztás mellett.

Digitális csatornák alkalmazása fővonali átvitelekhez

Ennek érdekében a telefonközponton az előfizetői vonalról érkező analóg jelet digitalizálják, majd digitálisan eljuttatják a fogadó telefonközpontjába. Ott konvertálják vissza és továbbítják az analóg előfizetői vonalra.

A kétirányú kommunikáció biztosítására a telefonközponton az előfizetői vonal mindkét végén egy-egy konverterpár található - ADC (analóg-digitális) és DAC (digitális-analóg). Szabványos sávszélességű (3,1 kHz) hangkommunikáció esetén a kvantálási frekvencia 8 kHz. Az elfogadható dinamikatartomány (a maximális jel és a minimum aránya) 8 bites konverzióval biztosított.

Összességében kiderül, hogy minden telefoncsatorna 64 kbit/s (8 bit x 8 kHz) adatátviteli sebességet igényel.

A jelátvitel gyakran 7 bites mintákra korlátozódik, és a nyolcadik (LSB) bitet jelzési célokra használják. Ebben az esetben a tiszta hangfolyam 56 kbit/s-ra csökken.

A fővonalak hatékony kihasználása érdekében a telefonközpontokon több előfizetőtől érkező digitális adatfolyamokat különböző kapacitású csatornákká multiplexelik, amelyek összekötik a telefonközpontokat egymással. A csatorna másik végén demultiplexelést hajtanak végre - elválasztják a szükséges adatfolyamot a csatornától.

A multiplexelés és a demultiplexelés természetesen mindkét végén egyszerre történik, mivel a telefonos kommunikáció kétirányú. A multiplexelés időosztással történik (TDM – Time Division Multiplexing).

A gerinccsatornában az információ keretek folyamatos sorozataként szerveződik. Minden egyes keretben minden előfizetői csatorna ki van osztva az az időintervallum, amely alatt az erről a csatornáról származó adatok továbbításra kerülnek.

Így a modern analóg telefonvonalakon az analóg jeleket az előfizetői vonalon, a digitális jeleket pedig a fővonalon továbbítják.

Modemek betárcsázós analóg telefonvonalakhoz

A nyilvános telefonhálózatok a hangátvitel mellett lehetővé teszik a digitális adatok átvitelét modemek segítségével.

A modem (modulátor-demodulátor) adatátvitelre szolgál nagy távolságokra dedikált és betárcsázós telefonvonalak segítségével.

A modulátor a számítógépről érkező bináris információt frekvencia- vagy fázismodulációval analóg jelekké alakítja, amelyek spektruma megfelel a hagyományos beszédtelefonvonalak sávszélességének. A demodulátor ebből a jelből kivonja a kódolt bináris információt, és továbbítja a vevő számítógéphez.

A faxmodem (fax-modem) lehetővé teszi faxképek küldését és fogadását, amely kompatibilis a hagyományos faxkészülékekkel.

Modemek dedikált telefonvonalakhoz

A bérelt fizikai vonalak sávszélessége sokkal szélesebb, mint a kapcsolt vonalaké. Speciális modemeket gyártanak hozzájuk, amelyek akár 2048 kbit/s-os adatátvitelt tesznek lehetővé jelentős távolságokon.

xDSL technológiák

Az xDSL-technológiák a hagyományos telefonhálózat előfizetői vonalának analógról digitálisra való átalakításán alapulnak. Ennek a technológiának a lényege, hogy az előfizetői vonal mindkét végére - a telefonközpontnál és az előfizetőnél - elosztószűrőket szerelnek fel.

A jel alacsony frekvenciájú (3,5 kHz-ig) komponensét a hagyományos telefonkészülékek (alközponti port és az előfizetőnél lévő telefonkészülék) táplálják, a nagyfrekvenciás (4 kHz feletti) pedig az xDSL modemek segítségével történő adatátvitelt szolgálja.

Az xDSL technológiák lehetővé teszik, hogy egyidejűleg ugyanazt a telefonvonalat használja adatátvitelre és hangátvitelre (telefonbeszélgetésekre), ami a hagyományos betárcsázós modemekkel nem lehetséges.

Elektromos kommunikációs jelek továbbításának biztosítása 0,3 - 3,4 kHz hatékonyan továbbított frekvenciasávban (ETF). A telefonálásban és a kommunikációban gyakran használják a KTC rövidítést. Az audiocsatorna az analóg átviteli rendszerek (pl. K-24, K-60, K-120) kapacitásának (sűrűségének) mértékegysége. Ugyanakkor azért digitális rendszerekátvitel (például PCM-30, PCM-480, PCM-1920) a kapacitás mértékegysége a fő digitális csatorna.

Hatékonyan sugárzott frekvenciasáv- olyan frekvenciasáv, amelynek szélső frekvenciákon a maradék csillapítása legfeljebb 1 Np-rel tér el a 800 Hz-es frekvencia maradék csillapításától az adott rendszerre jellemző maximális kommunikációs tartományon.

Az EPCH szélessége meghatározza a telefonos átvitel minőségét, és a telefoncsatorna más típusú kommunikáció továbbítására való felhasználásának lehetőségét. A többcsatornás berendezések telefoncsatornáira vonatkozó nemzetközi szabványnak megfelelően a frekvenciatartomány 300 és 3400 Hz között van beállítva. Egy ilyen sávval nagyfokú beszédérthetőség biztosított, hangzása jól természetes, és nagy lehetőségek nyílnak a telefoncsatornák másodlagos multiplexelésére.

Enciklopédiai YouTube

1 / 3

✪ Elmélet: rádióhullámok, moduláció és spektrum.

✪ Barkács hanggenerátor Villanyszerelő szerszáma. Rendszer hanggenerátor

✪ Digitális jel

Feliratok

PM csatorna üzemmódok

A módok célja

2 PR. OK - nyílt telefonos kommunikációhoz a telefonkapcsolón lévő tranzithosszabbítók hiányában;
2 PR. TR - nyitott telefoncsatornák ideiglenes tranzitkapcsolataihoz, valamint terminálkommunikációhoz, ha a telefonkapcsolón tranzithosszabbítók vannak;
4 PR OK - többcsatornás hangfrekvenciás távíró, zárt telefonos kommunikáció, adatátvitel stb. hálózataiban, valamint jelentős összekötő vezetékhosszúságú tranzitösszeköttetésekhez való használatra;
4 PR TR - hosszú távú tranzit összeköttetésekhez.

Szinte minden elektromos jel, amely valódi üzeneteket jelenít meg, végtelen frekvenciaspektrumot tartalmaz. Az ilyen jelek torzításmentes átviteléhez végtelen sávszélességű csatornára lenne szükség. Másrészt a vétel során legalább egy spektrumkomponens elvesztése a jel időbeli alakjának torzulásához vezet. Ezért a feladat egy korlátozott csatornasávszélességű jel továbbítása úgy, hogy a jeltorzítás megfeleljen az információátvitel követelményeinek és minőségének. A frekvenciasáv tehát egy korlátozott (műszaki és gazdasági megfontolások, valamint az átviteli minőségi követelmények alapján) jelspektrum.

A ΔF frekvenciasávszélességet az üzenetspektrum felső F B és alsó F H frekvenciái közötti különbség határozza meg, figyelembe véve annak korlátait. Így egy téglalap alakú impulzusok periodikus sorozata esetén a jel sávszélessége megközelítőleg meghatározható a következő kifejezésből:

ahol t n az impulzus időtartama.

1.Elsődleges telefonjel (hangüzenet), más néven előfizető, egy nem stacionárius véletlenszerű folyamat 80 és 12 000 Hz közötti frekvenciasávval. A beszédérthetőséget formánsok (a frekvenciaspektrum felerősített régiói) határozzák meg, amelyek többsége a 300 ... 3400 Hz sávban található. Ezért a Nemzetközi Telefónia és Távírás Tanácsadó Bizottság (ICITT) ajánlására egy hatékonyan sugárzott, 300...3400 Hz-es frekvenciasávot fogadtak el a telefonos átvitelre. Ezt a jelet hangfrekvenciás (VF) jelnek nevezik. Ugyanakkor az átvitt jelek minősége meglehetősen magas - a szótagok érthetősége körülbelül 90%, a frázisérthetőség pedig 99%.

2.Audio sugárzott jelek . A sugárzott műsorok továbbításakor hangforrások hangszerek vagy emberi hang. Az audiojel spektruma a 20...20000 Hz frekvenciasávot foglalja el.

Megfelelően jó minőségű (első osztályú sugárzott csatornák) esetén a ∆F C frekvenciasáv 50...10000 Hz, a sugárzott műsorok hibátlan reprodukálása (legmagasabb osztályú csatornák) esetén - 30...15000 Hz, másodosztályú - 100... 6800 Hz.

3. A sugárzott televízióban Eljárást alkalmaztak az egyes képelemek szekvenciális átalakítására elektromos jellé, majd ezt a jelet egy kommunikációs csatornán keresztül továbbítják. Ennek az elvnek a megvalósítására az adó oldalon speciális katódsugárcsöveket használnak, amelyek az átvitt tárgy optikai képét időben kibontott elektromos videojellé alakítják.

2.6 ábra – Az adócső kialakítása

Példaként a 2.6. ábra az egyik adócső opció egyszerűsített változatát mutatja. A nagy vákuum alatt álló üveglombikban egy áttetsző fotokatód (célpont) és egy elektronikus spotlámpa (EP) található. A csőnyak külső oldalán eltérítő rendszer (OS) van elhelyezve. A reflektor egy vékony elektronsugarat hoz létre, amely gyorsuló mező hatására a cél felé irányul. Eltérítő rendszer segítségével a sugár balról jobbra (a vonalak mentén) és felülről lefelé (a keret mentén) mozog, körbefutva a cél teljes felületét. Az összes (N) sor gyűjteményét raszternek nevezzük. A cső célpontjára egy képet vetítenek, amelyet fényérzékeny réteggel vonnak be. Ennek eredményeként a célpont minden elemi szakasza elektromos töltést kap. Egy úgynevezett potenciálmentesség képződik. Az elektronsugár, amely kölcsönhatásba lép a potenciál domborzat egyes szakaszaival (pontjaival), úgy tűnik, hogy törli (semlegesíti) annak potenciálját. Az R n terhelési ellenálláson átfolyó áram az elektronsugár által elért célterület megvilágításától függ, és a terhelésnél U c videojel szabadul fel (2.7. ábra). A videojel feszültsége a továbbított kép legsötétebb területeinek megfelelő „fekete” szinttől a kép legvilágosabb területeinek megfelelő „fehér” szintig változik.

2.7. ábra – A televíziós jel alakja egy olyan időintervallumban, ahol nincsenek keretimpulzusok.

Ha a „fehér” szint a minimális jelértéknek, a „fekete” pedig a maximumnak felel meg, akkor a videojel negatív lesz (negatív polaritás). A videojel jellege az adócső kialakításától és működési elvétől függ.

A televíziós jel egy impulzusos unipoláris (mivel a fényerő függvénye, ami nem lehet többpólusú) jel. Bonyolult alakú, és különböző frekvenciájú rezgések állandó és harmonikus összetevőinek összegeként ábrázolható.
A DC komponens szintje az átvitt kép átlagos fényerejét jellemzi. Mozgókép továbbításakor az állandó komponens értéke a megvilágításnak megfelelően folyamatosan változik. Ezek a változások nagyon gyorsan történnek alacsony frekvenciák(0-3 Hz). A videojel spektrumának alacsonyabb frekvenciáit használva nagy képrészletek jelennek meg.

A látás tehetetlenségének köszönhetően lehetővé vált a televízió, valamint a könnyű mozi. A retina idegvégződései a fényinger megszűnése után még egy ideig izgatottak. F k ≥ 50 Hz képkockasebességnél a szem nem veszi észre a képváltozás szaggatottságát. A televízióban az összes N sor kiolvasásának idejét (képkockaidő - Tk) egyenlőnek választjuk Tk = s. A kép villogásának csökkentése érdekében váltottsoros szkennelést alkalmaznak. Először egy T p/c = s félkockaidőben egyenként beolvassuk az összes páratlan sort, majd ugyanabban az időben az összes páros sort. A videojel frekvenciaspektrumát a raszter világos és sötét felének kombinációjából álló kép továbbításakor kapjuk meg (2.8. ábra). A jel impulzusokat jelöl, amelyek alakja közel áll a téglalap alakúhoz. Ennek a jelnek a minimális frekvenciája a váltottsoros pásztázás során a mezők frekvenciája, azaz.

2.8 ábra – A televíziós jel spektrumának minimális frekvenciájának meghatározása

A magas frekvenciák segítségével a kép legapróbb részletei is átvitelre kerülnek. Egy ilyen képet kis fekete-fehér négyzetek formájában lehet ábrázolni, amelyek fényereje váltakozik, oldalai megegyeznek a sugár átmérőjével (2.9. ábra, a), amelyek a vonal mentén helyezkednek el. Egy ilyen kép a maximális számú képelemet tartalmazza.

2.9. ábra – A videojel maximális frekvenciájának meghatározása

A szabvány előírja a kép egy keretben N = 625 sorra történő bontását. Az egy vonal meghúzásának ideje (2.9. ábra, b) egyenlő lesz. A vonal mentén változó jelet kapunk, ha fekete és fehér négyzetek váltakoznak. A minimális jelperiódus egyenlő lesz azzal az idővel, amely egy négyzetpár kiolvasásához szükséges:

ahol n pár az egy vonalban lévő négyzetpárok száma.

A sorban lévő négyzetek száma (n) egyenlő lesz:

hol van a keret formátuma (lásd 2.2.4. ábra, a),

b – szélesség, h – keretmező magassága.

Akkor ; (2.10)

Feltételezzük, hogy a keret formátuma k=4/3. Ekkor az F in jel felső frekvenciája egyenlő lesz:

Másodpercenként 25 képkocka 625 soros átvitelekor a névleges vonalfrekvencia (vonalfrekvencia) 15,625 kHz. A televíziós jel felső frekvenciája 6,5 MHz lesz.

A hazánkban elfogadott szabvány szerint az U C szinkronizációs impulzusokból, fényerőjelből és U P csillapító impulzusokból álló teljes U TV videojel feszültsége U TV = U P + U C = 1V. Ebben az esetben U C = 0,3 U TV és U P = 0,7 U TV. Amint a 2.10. ábrán látható, a jel hangsáv magasabban helyezkedik el a videojel spektrumában (fn 3V = 8 MHz). Jellemzően a videojelet amplitúdómodulációval (AM), az audiojelet pedig frekvenciamodulációval (FM) továbbítják.

Néha a csatorna sávszélességének megtakarítása érdekében a videojel felső frekvenciáját Fv = 6,0 MHz értékre korlátozzák, és az audiovivőt fн з = 6,5 MHz frekvencián továbbítják.

2.10. ábra – Kép- és hangjelek spektrumának elhelyezése egy televíziós rádiócsatornán.

Workshop (hasonló feladatokat a vizsgadolgozatok tartalmaznak)

1. feladat: Határozza meg a továbbított jel impulzusismétlődési gyakoriságát és a jel sávszélességét, ha 5 pár fekete-fehér váltakozó függőleges csík van a TV képernyőn

2. feladat: Határozza meg a továbbított jel impulzusismétlődési gyakoriságát és a jel sávszélességét, ha 10 pár fekete-fehér váltakozó vízszintes csík van a TV képernyőjén

Az 1. számú feladat megoldása során egy szabványos TV-jel egy sorának ismert időtartamát kell használni. Ez idő alatt a fekete szintnek megfelelő 5, a fehér szintnek megfelelő 5 impulzus változása történik (kiszámíthatja az időtartamukat). Ily módon meghatározható az impulzusfrekvencia és a jel sávszélessége.

A 2. feladat megoldása során a keretben lévő sorok teljes számából induljon ki, határozza meg, hány sor van egy vízszintes csíkban, ne feledje, hogy a szkennelés váltott soros módon történik. Így meghatározhatja az impulzus időtartamát a fekete vagy fehér szintnek megfelelően. Folytassa az 1. feladatban leírtak szerint

A végső munka elkészítésekor a kényelem kedvéért használja grafikus kép jelek és spektrumok.

4. Faxjelek. A fax (fototávíró) kommunikáció állóképek (rajzok, rajzok, fényképek, szövegek, újságcsíkok stb.) továbbítása. A faxüzenet (kép) átalakító eszköz a képről visszaverődő fényáramot elektromos jellé alakítja (2.2.6. ábra)

2.11. ábra – A faxkommunikáció funkcionális diagramja

ahol 1 a fax kommunikációs csatorna; 2 – meghajtó, szinkronizáló és fázisbeállító eszközök; 3 – adódob, amelyre a továbbított kép eredetije papíron kerül; FEP – a visszavert fényáram fotoelektronikus átalakítója elektromos jellé; OS – optikai rendszer fénysugár kialakítására.

A váltakozó fényerejű elemek átvitelekor a jel impulzussorozat formáját ölti. Az impulzusok sorozatban történő ismétlődésének gyakoriságát mintafrekvenciának nevezzük. A Hz mintázatfrekvencia akkor éri el maximális értékét, ha olyan képet továbbítunk, amelynek elemei és az őket elválasztó terek megegyeznek a pásztázó sugár méreteivel:

F rismax = 1/(2τ u) (2,12)

ahol τ u az impulzus időtartama, amely megegyezik a képelem átviteli időtartamával, amely a leolvasó eszköz paraméterein keresztül határozható meg.

Tehát, ha π·D a vonal hossza, és S a pásztázási távolság (a pásztázó nyaláb átmérője), akkor π·D/S elemek vannak a vonalban. A D átmérőjű dob percenkénti N fordulatánál a képelem átviteli ideje másodpercben mérve:

A kép minimális frekvenciája (a vonal mentén történő váltáskor), Hz, akkor lesz, ha olyan képet szkennel, amely a vonal hosszában fekete-fehér csíkokat tartalmaz, amelyek szélessége megegyezik a vonal hosszának felével. Ahol

F pус min = N/60, (2,14)

A megfelelő minőségű fototelegráf kommunikációhoz elegendő az F pic min és az F pic max frekvenciák átvitele. A Nemzetközi Távírás- és Távközlési Tanácsadó Bizottság az N = 120, 90 és 60 ford./perc értéket ajánlja faxkészülékeknél; S = 0,15 mm; D = 70 mm. A (2.13) és (2.14) értékekből az következik, hogy N = 120 F mellett a rizs max = 1466 Hz; F ábra min = 2 Hz; N = 60 F ábra max = 733 Hz; F ábra min = 1 Hz; A faxjel dinamikus tartománya 25 dB.

Távíró és adatjelek. A távirati és adatátviteli üzenetek és jelek diszkrétek.

A távíró üzenetek és adatok konvertálására szolgáló eszközök minden üzenet karaktert (betűt, számot) azonos időtartamú impulzusok és szünetek bizonyos kombinációja formájában jelenítenek meg. Az impulzus megfelel az áram jelenlétének az átalakító eszköz kimenetén, a szünet pedig az áram hiányának.

Az adatátvitelhez bonyolultabb kódokat használnak, amelyek lehetővé teszik a vett impulzuskombinációban az interferencia miatt fellépő hibák észlelését és kijavítását.

A távírójelek átalakítására és az adatok üzenetekké történő továbbítására szolgáló eszközök a vett impulzusok és szünetek kombinációit használják fel az üzenetkarakterek kódtáblázat szerinti visszaállítására és nyomtatási eszközre vagy kijelzőre történő kiadására.

Minél rövidebb ideig tartanak az üzeneteket megjelenítő impulzusok, annál több kerül kiküldésre időegységenként. Az impulzus időtartamának reciprokát távírási sebességnek nevezzük: B = 1/τ és ahol τ és az impulzus időtartama, s. A távíró sebességének mértékegységét baudnak nevezték. τ és = 1 s impulzusidő mellett a sebesség B = 1 Baud. A távírás 0,02 s időtartamú impulzusokat használ, ami 50 baud szabványos távirati sebességnek felel meg. Az adatátviteli sebesség lényegesen magasabb (200, 600, 1200 baud és több).

A távirati és adatátviteli jelek általában téglalap alakú impulzussorozatok formájában jelennek meg (2.4. ábra, a).

Bináris jelek továbbításakor elegendő bipoláris jel esetén csak az impulzus előjelét, unipoláris jel esetén a meglétét vagy hiányát rögzíteni. Az impulzusok megbízhatóan észlelhetők, ha az átviteli sebességgel számszerűen megegyező sávszélességet használnak. Normál 50 baudos távírósebesség esetén a távírójel spektrumszélessége 50 Hz lesz. 2400 baudnál (közepes sebességű adatátviteli rendszer) a jelspektrum szélessége körülbelül 2400 Hz.

5. Átlagos üzenetteljesítmény A P SR meghatározása a mérési eredmények hosszú időn keresztüli átlagolásával történik.

Az átlagos teljesítmény, amelyet egy s(t) véletlenszerű jel fejleszt egy 1 ohmos ellenálláson:

Az ω 1 és ω 2 közötti véges frekvenciasávban lévő teljesítményt a G(ω) β függvény integrálásával határozzuk meg a megfelelő határokon belül:

A G(ω) függvény a folyamat átlagos teljesítményének spektrális sűrűségét jelenti, vagyis azt a teljesítményt, amelyet egy végtelenül kicsi frekvenciasáv tartalmaz.

A számítások megkönnyítése érdekében a teljesítményt általában relatív egységekben adják meg, logaritmikus formában (decibel, dB) kifejezve. Ebben az esetben a teljesítményszint:

Ha a referenciateljesítmény R E = 1 mW, akkor p x-et abszolút szintnek nevezzük, és dBm-ben fejezzük ki. Ezt figyelembe véve az átlagos teljesítmény abszolút szintje:

Csúcsteljesítmény p csúcs (ε %) – ez az üzenetteljesítmény értéke, amely az idő ε %-ában túlléphető.

A jel csúcstényezőjét a csúcsteljesítmény és az átlagos üzenetteljesítmény aránya határozza meg, dB,

Az utolsó kifejezésből, elosztva a számlálót és a nevezőt RE-vel, figyelembe véve (2.17) és (2.19), a csúcstényezőt a csúcs és az átlagos teljesítmény abszolút szintje közötti különbségként határozzuk meg:

A D dinamikatartomány (ε%) a csúcsteljesítmény és a minimális P min üzenetteljesítmény aránya. A dinamikatartományt, akárcsak a csúcstényezőt, általában dB-ben becsülik:

A beszédfrekvenciás jel átlagos teljesítménye forgalmas órákban (BHH) mérve, figyelembe véve a vezérlőjeleket - tárcsázás, hívás stb. - 32 μW, ami egy szintnek felel meg (1 mW-hoz képest) p av = -15 dBm

Maximális teljesítmény telefonjel, amelynek túllépésének valószínűsége elhanyagolhatóan kicsi, 2220 μW (ami +3,5 dBm szintnek felel meg); A háttérzajjal szemben még hallható minimális jelteljesítmény 220 000 pW (1 pW = 10 -12 mW), ami 36,5 dBm-es szintnek felel meg.

A sugárzott jel átlagos P CP teljesítménye (nulla relatív szinten mérve) az átlagolási intervallumtól függ, és egy óra átlagában 923 μW, percenként 2230 μW és másodpercenként 4500 μW. A sugárzott jel maximális teljesítménye 8000 μW.

A D C sugárzott jelek dinamikatartománya bemondói beszédnél 25...35 dB, hangszeres együttesnél 40...50 dB, szimfonikus zenekarnál pedig akár 65 dB.

Az elsődleges diszkrét jelek általában téglalap alakú egyen- vagy váltakozó áramú impulzusok formájában vannak, általában két feloldott állapottal (bináris vagy be-ki).

A modulációs sebességet az egységnyi idő alatt továbbított egységek (chipek) száma határozza meg, és baudban mérjük:

B = 1/τ u, (2,23)

ahol τ és egy elemi üzenet időtartama.

Az információátvitel sebességét az egységnyi idő alatt továbbított információ mennyisége határozza meg, és bit/s-ban mérjük:

ahol M a jelpozíciók száma.

A bináris rendszerekben (M=2) minden elem 1 bit információt hordoz, ezért a (2.23) és (2.24) szerint:

C max =B, bit/s (2,25)

Ellenőrző kérdések

1. Határozza meg az „információ”, „üzenet”, „jel” fogalmakat!

2. Hogyan határozható meg az információ mennyisége egyetlen üzenetben?

3. Milyen típusú jelek léteznek?

4. Miben különbözik a diszkrét jel a folytonostól?