hjem › utdanning › Standard frekvensbånd i telefoni. Hva er frekvensmodulasjonsbåndbredde, spektrum og sidebånd? Modemer for dedikerte telefonlinjer

Standard frekvensbånd i telefoni. Hva er frekvensmodulasjonsbåndbredde, spektrum og sidebånd? Modemer for dedikerte telefonlinjer

Stasjoner er delt inn i analoge og digitale basert på type svitsjing. Telefonkommunikasjon, som opererer på grunnlag av å konvertere tale (stemme) til et analogt elektrisk signal og overføre det over en svitsjet kommunikasjonskanal (analog telefoni), har lenge vært det eneste middelet for å overføre talemeldinger over avstand. Evnen til å sample (etter tid) og kvantisere (etter nivå) parametrene til et analogt elektrisk signal (amplitude, frekvens eller fase) gjorde det mulig å konvertere et analogt signal til et digitalt (diskret), behandle det ved hjelp av programvaremetoder og overføre den over digitale telekommunikasjonsnettverk.

For å overføre et analogt talesignal mellom to abonnenter i PSTN (offentlig telefonnett)-nettverket, er det gitt en såkalt standard talefrekvens (VoF) kanal, hvis båndbredde er 3100 Hz. I et digitalt telefonisystem utføres operasjonene med sampling (i tid), kvantisering (i nivå), koding og eliminering av redundans (komprimering) på et analogt elektrisk signal, hvoretter datastrømmen som genereres på denne måten sendes til den mottakende abonnenten og ved "ankomst" til destinasjonen er gjenstand for omvendte prosedyrer.

Talesignalet konverteres ved hjelp av passende protokoll, avhengig av nettverket det overføres gjennom. Den mest effektive overføringen av diskrete (digitale) signaler, inkludert de som bærer tale (stemme), leveres av digitale elektriske nettverk, som implementerer pakketeknologier: IP (Internet Protocol), ATM (Asynchronous Transfer Mode) eller FR (Frame Relay).

Konseptet med digital stemmeoverføring sies å ha sin opprinnelse i 1993 ved University of Illinois (USA). Under den neste flyvningen med Endeavour-fergen i april 1994, overførte NASA bildet og lyden til jorden ved hjelp av dataprogram. Det mottatte signalet ble sendt til Internett, og alle kunne høre stemmene til astronautene. I februar 1995 tilbød det israelske selskapet VocalTec den første versjonen av Internet Phone-programmet, designet for eiere av multimedia-PCer som kjører Windows. Deretter ble et privat nettverk av Internett-telefonservere opprettet. Og tusenvis av mennesker har allerede lastet ned Internett-program Ring fra VocalTec-hjemmesiden og begynte å chatte.

Naturligvis satte andre selskaper veldig raskt pris på mulighetene for muligheten til å snakke mens de var i forskjellige halvkuler og uten å betale for det. internasjonale samtaler. Slike utsikter kunne ikke gå ubemerket hen, og allerede i 1995 kom en flom av produkter designet for taleoverføring over nettverket på markedet.

I dag er det flere standardiserte metoder for overføring av informasjon som er mest utbredt i markedet for digitale telefonitjenester: disse er ISDN, VoIP, DECT, GSM og noen andre. La oss prøve å kort snakke om funksjonene til hver av dem.

Så hva er ISDN?

Forkortelsen ISDN står for Integrated Services Digital Network – et digitalt nettverk med integrasjon av tjenester. Dette er den moderne generasjonen av det verdensomspennende telefonnettverket, som har muligheten til å overføre alle typer informasjon, inkludert rask og korrekt dataoverføring (inkludert tale) Høy kvalitet fra bruker til bruker.

Hovedfordel ISDN-nettverk er at du kan koble flere digitale eller analoge enheter (telefon, modem, faks, etc.) til én nettverksende, og hver kan ha sitt eget fasttelefonnummer.

En vanlig telefon kobles til en telefonsentral ved hjelp av et par ledere. I dette tilfellet kan kun én utføres per par. telefonsamtale. Samtidig kan støy, forstyrrelser, radio og fremmede stemmer høres i håndsettet - ulempene med analog telefonkommunikasjon, som "samler" alle hindringene i sin vei. Ved bruk av ISDN installeres det en nettverksterminering for abonnenten, og lyden, konvertert av en spesiell dekoder til et digitalt format, overføres gjennom en spesialutpekt (også helt digital) kanal til mottakerabonnenten, samtidig som det sikres maksimal hørbarhet uten forstyrrelser og forvrengning.

Grunnlaget for ISDN er et nettverk bygget på basis av digitale telefonkanaler (som også gir mulighet for pakkesvitsjet dataoverføring) med en dataoverføringshastighet på 64 kbit/s. ISDN-tjenester er basert på to standarder:

Grunntilgang (Basic Rate Interface (BRI)) - to B-kanaler 64 kbit/s og en D-kanal 16 kbit/s

Primær tilgang (Primary Rate Interface (PRI)) - 30 B-kanaler 64 kbps og en D-kanal 64 kbps

Vanligvis er BRI-båndbredden 144 Kbps. Når du jobber med PRI, er hele den digitale kommunikasjonsryggraden (DS1) fullt utnyttet, noe som resulterer i gjennomstrømning 2 Mbit/s. De høye hastighetene som tilbys av ISDN gjør den ideell for et bredt spekter av moderne kommunikasjonstjenester, inkludert høyhastighets dataoverføring, skjermdeling, videokonferanser, stor filoverføring for multimedia, stasjonær videotelefoni og Internett-tilgang.

Strengt tatt er ISDN-teknologi ikke noe mer enn en av variantene av "datatelefoni", eller som det også kalles CTI-telefoni (Computer Telephony Integration).

En av årsakene til fremveksten av CTI-løsninger var fremveksten av krav om å gi bedriftsansatte ekstra telefontjenester som enten ikke ble støttet av den eksisterende bedriftstelefonsentralen, eller kostnadene ved å kjøpe og implementere en løsning fra produsenten av denne sentralen. var ikke sammenlignbar med den oppnådde bekvemmeligheten.

De første tegnene på CTI-tjenesteapplikasjoner var systemer med elektroniske sekretærer (autoattended) og automatiske interaktive talehilsener (menyer), bedriftens talepost, telefonsvarer og samtaleopptakssystemer. For å legge til tjenesten til en bestemt CTI-applikasjon, ble en datamaskin koblet til selskapets eksisterende telefonsentral. Et spesialkort ble installert i den (først på ISA-bussen, deretter på PCI buss), som koblet til telefonsentralen via et standard telefongrensesnitt. Programvare datamaskin som kjører under en bestemt operativsystem(MS Windows, Linux eller Unix), samhandlet med telefonsentralen gjennom programgrensesnittet (API) til et spesialkort og sikret derved implementeringen av en tilleggstjeneste bedriftstelefoni. Nesten samtidig med dette ble det utviklet en standard programvaregrensesnitt for data-telefoni-integrasjon – TAPI (Telephony API)

For tradisjonelle telefonsystemer utføres CTI-integrasjon som følger: noen spesialisert databrett koblet til en telefonsentral og overfører (oversetter) telefonsignaler, tilstanden til telefonlinjen og dens endringer til "programmert" form: meldinger, hendelser, variabler, konstanter. Telefonkomponenten overføres via telefonnettet, og programvarekomponenten overføres via et datanettverk eller IP-nettverk.

Hvordan ser integrasjonsprosessen i IP-telefoni ut?

Først av alt bør det bemerkes at med fremkomsten av IP-telefoni har selve oppfatningen av en telefonsentral (Private Branch eXchange - PBX) endret seg. IP PBX er ikke annet enn en annen nettverkstjeneste i IP-nettverket, og, som de fleste IP-nettverkstjenester, fungerer den i samsvar med prinsippene for klient-server-teknologi, det vil si at den antar tilstedeværelsen av tjeneste- og klientdeler. Så for eksempel tjenesten e-post i et IP-nettverk har en tjenestedel - e-postserver og klientdelen - brukerprogrammet (for eksempel Microsoft Outlook). IP-telefonitjenesten er strukturert på samme måte: tjenestedelen - IP PBX-serveren og klientdelen - IP-telefonen (maskinvare eller programvare) bruker et enkelt kommunikasjonsmedium - IP-nettverket - for å overføre tale.

Hva gir dette brukeren?

Fordelene med IP-telefoni er åpenbare. Blant dem er rik funksjonalitet, muligheten til å forbedre medarbeidersamhandlingen betydelig og samtidig forenkle systemvedlikeholdet.

I tillegg utvikler IP-kommunikasjon seg på en åpen måte på grunn av protokollstandardisering og global IP-penetrasjon. Takket være åpenhetsprinsippet i IP-telefonisystemet er det mulig å utvide tjenestene som tilbys og integreres med eksisterende og planlagte tjenester.

IP-telefoni lar deg bygge et enkelt sentralisert styringssystem for alle delsystemer med differensierte tilgangsrettigheter og drive delsystemer i regionale divisjoner ved hjelp av lokalt personell.

Modulariteten til IP-kommunikasjonssystemet, dets åpenhet, integrasjon og uavhengighet av komponenter (i motsetning til tradisjonell telefoni) gir ytterligere muligheter for å bygge virkelig feiltolerante systemer, så vel som systemer med en distribuert territoriell struktur.

Trådløse systemer DECT-kommunikasjon:

Den trådløse tilgangsstandarden DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunications) er det mest populære systemet mobil kommunikasjon V bedriftsnettverk, det billigste og enkleste alternativet å installere. Det lar deg organisere trådløs kommunikasjon gjennom hele foretakets territorium, noe som er så nødvendig for "mobile" brukere (for eksempel bedriftssikkerhet eller ledere for verksteder og avdelinger).

Hovedfordelen med DECT-systemer er at du ved kjøp av en slik telefon får en mini-PBX til flere interne numre nesten gratis. Faktum er at du kan kjøpe flere håndsett til DECT-basen når de er kjøpt, som hver får sitt eget interne nummer. Fra ethvert håndsett kan du enkelt ringe andre håndsett som er koblet til samme base, overføre innkommende og interne anrop, og til og med utføre en slags "roaming" - registrer håndsettet på en annen base. Mottaksradiusen for denne typen kommunikasjon er 50 meter innendørs og 300 meter utendørs.

For å organisere mobilkommunikasjon i offentlige nettverk brukes nettverk mobilkommunikasjon GSM- og CDMA-standarder, hvis territorielle effektivitet er praktisk talt ubegrenset. Dette er standardene for henholdsvis andre og tredje generasjon mobilkommunikasjon. Hva er forskjellene?

Hvert minutt fra hvilken som helst basestasjon mobilnettverk flere telefoner i nærheten prøver å kontakte samtidig. Derfor må stasjoner gi «multiple access», det vil si samtidig drift av flere telefoner uten gjensidig forstyrrelse.

I første generasjons cellulære systemer (standarder NMT, AMPS, N-AMPS, etc.) implementeres multippel tilgang ved frekvensmetoden - FDMA (Frequency Division Multiple Access): basestasjonen har flere mottakere og sendere, som hver opererer kl. sin egen frekvens, og radiotelefonen stiller inn på hvilken som helst frekvens som brukes i mobilsystemet. Etter å ha kontaktet basestasjonen på en spesiell tjenestekanal, mottar telefonen en indikasjon på hvilke frekvenser den kan okkupere og stiller inn på dem. Dette er ikke forskjellig fra måten en bestemt radiobølge er stilt inn på.

Antallet kanaler som kan tildeles ved basestasjonen er imidlertid ikke særlig stort, spesielt siden nærliggende mobilnettverksstasjoner må ha forskjellige sett med frekvenser for ikke å skape gjensidig interferens. De fleste andregenerasjons mobilnettverk begynte å bruke tidsfrekvensmetoden for kanaldeling - TDMA (Time Division Multiple Access). I slike systemer (og dette er nettverk av GSM, D-AMPS, etc. standarder) brukes også forskjellige frekvenser, men hver slik kanal tildeles telefonen ikke for hele kommunikasjonstiden, men bare i korte perioder. De gjenværende samme intervallene brukes vekselvis av andre telefoner. Nyttig informasjon i slike systemer (inkludert talesignaler) overføres i "komprimert" form og i digital form.

Deling av hver frekvenskanal med flere telefoner gjør det mulig å yte service til et større antall abonnenter, men det er fortsatt ikke nok frekvenser. CDMA-teknologi, bygget på prinsippet om kodedeling av signaler, var i stand til å forbedre denne situasjonen betydelig.

Essensen av kodedelingsmetoden som brukes i CDMA er at alle telefoner og basestasjoner samtidig bruker det samme (og samtidig hele) frekvensområdet som er allokert for mobilnettet. For at disse bredbåndssignalene skal kunne skilles fra hverandre, har hver av dem en spesifikk kode "farging", som sikrer at den skiller seg ut fra de andre.

I løpet av de siste fem årene har CDMA-teknologi blitt testet, standardisert, lisensiert og lansert av de fleste leverandører av trådløst utstyr og er allerede i bruk over hele verden. I motsetning til andre metoder for abonnenttilgang til nettverket, hvor signalenergi er konsentrert om utvalgte frekvenser eller tidsintervaller, distribueres CDMA-signaler i et kontinuerlig tids-frekvensrom. Faktisk manipulerer denne metoden frekvens, tid og energi.

Spørsmålet oppstår: kan CDMA-systemer, med slike evner, "fredelig" sameksistere med AMPS/D-AMPS og GSM-nettverk?

Det viser seg at de kan. Russiske reguleringsmyndigheter har tillatt drift av CDMA-nettverk i radiofrekvensbåndet 828 - 831 MHz (signalmottak) og 873-876 MHz (signaloverføring), hvor to CDMA-radiokanaler med en bredde på 1,23 MHz er plassert. På sin side er GSM-standarden i Russland tildelt frekvenser over 900 MHz, så driftsområdene til CDMA- og GSM-nettverk overlapper ikke på noen måte.

Hva jeg vil si avslutningsvis:

Som praksis viser, trekker moderne brukere i økende grad mot bredbåndstjenester (videokonferanser, høyhastighets dataoverføring) og foretrekker i økende grad mobilterminal vanlig kablet. Tar vi i tillegg hensyn til at antallet slike søkere i store bedrifter lett kan overstige tusen, får vi et sett med krav som kun en kraftig moderne digital sentral (PBX) kan tilfredsstille.

I dag tilbyr markedet mange løsninger fra ulike produsenter som har muligheter til både tradisjonelle PBX-er, switcher eller rutere for datanettverk (inkludert ISDN- og VoIP-teknologier), og egenskapene til trådløse basestasjoner.

Digitale PBX-er i dag oppfyller i større grad enn andre systemer de spesifiserte kriteriene: de har muligheten til å bytte bredbåndskanaler, pakkesvitsje og er ganske enkelt integrert med datasystemer(CTI) og tillate organisering av trådløse mikroceller i selskaper (DECT).

Hvilken av følgende kommunikasjonstyper er best? Bestem selv.

Nesten alle elektriske signaler som viser ekte meldinger inneholder et uendelig spekter av frekvenser. For uforvrengt overføring av slike signaler vil en kanal med uendelig båndbredde være nødvendig. På den annen side fører tapet av minst én spektrumkomponent under mottak til forvrengning av den tidsmessige formen til signalet. Derfor er oppgaven å overføre et signal i en begrenset kanalbåndbredde på en slik måte at signalforvrengningen oppfyller kravene og kvaliteten på informasjonsoverføring. Dermed er frekvensbåndet et begrenset (basert på tekniske og økonomiske hensyn og krav til overføringskvalitet) signalspekter.

Frekvensbåndbredden ΔF bestemmes av forskjellen mellom de øvre FB- og nedre FH-frekvensene i meldingsspekteret, tatt i betraktning dets begrensninger. Således, for en periodisk sekvens av rektangulære pulser, kan signalbåndbredden tilnærmet finnes fra uttrykket:

hvor tn er pulsvarigheten.

Det primære telefonsignalet (talemelding), også kalt abonnentsignal, er en ikke-stasjonær tilfeldig prosess med et frekvensbånd fra 80 til 12 000 Hz. Taleforståelighet bestemmes av formanter (forsterkede områder av frekvensspekteret), hvorav de fleste er lokalisert i båndet 300 ... 3400 Hz. Derfor, etter anbefaling fra International Advisory Committee on Telephony and Telegraphy (ICITT), ble et effektivt overført frekvensbånd på 300 ... 3400 Hz tatt i bruk for telefonoverføring. Dette signalet kalles et stemmefrekvenssignal (VF). Samtidig er kvaliteten på de overførte signalene ganske høy - stavelsesforståelighet er omtrent 90%, og setningsforståelighet er 99%.

Lydsendingssignaler. Lydkilder ved overføring av kringkastingsprogrammer er musikkinstrumenter eller menneskelig stemme. Område lydsignal opptar et frekvensbånd på 20...20000 Hz.

For tilstrekkelig høy kvalitet (førsteklasses kringkastingskanaler) bør ∆FC frekvensbåndet være 50...10000 Hz, for feilfri gjengivelse av kringkastingsprogrammer (høyeste klassekanaler) - 30...15000 Hz, andre klasse - 100... 6800 Hz.

I kringkastet fjernsyn er metoden som brukes vekselvis å konvertere hvert element i bildet til et elektrisk signal og deretter overføre dette signalet over én kommunikasjonskanal. For å implementere dette prinsippet brukes spesielle katodestrålerør på overføringssiden, og konverterer det optiske bildet av det overførte objektet til et elektrisk videosignal utfoldet i tid.

Figur 2.2.1 - Utforming av senderrøret

Som et eksempel viser figur 2.2.1 en forenklet versjon av et av alternativene for senderrør. Inne i glasskolben, som er under høyvakuum, er det en gjennomskinnelig fotokatode (mål) og en elektronisk spotlight (EP). Et avbøyningssystem (OS) er plassert på utsiden av rørhalsen. Spotlyset genererer en tynn elektronstråle, som under påvirkning av et akselererende felt rettes mot målet. Ved hjelp av et avbøyningssystem beveger strålen seg fra venstre til høyre (langs linjene) og fra topp til bunn (langs rammen), og løper rundt hele overflaten av målet. Samlingen av alle (N) rader kalles et raster. Et bilde projiseres på rørmålet, belagt med et lysfølsomt lag. Som et resultat får hver elementær del av målet elektrisk ladning. Det dannes en såkalt potensiell lindring. Elektronstrålen, som samhandler med hver seksjon (punkt) av potensialrelieffet, ser ut til å slette (nøytralisere) potensialet. Strømmen som går gjennom belastningsmotstanden Rн vil avhenge av belysningen av målområdet der elektronstrålen treffer, og videosignalet Uc vil bli utløst ved belastningen (Figur 2.2.2). Videosignalspenningen vil variere fra et "svart" nivå, som tilsvarer de mørkeste områdene av det overførte bildet, til et "hvitt" nivå, som tilsvarer de lyseste områdene i bildet.

Flere artikler om emnet

Utvikling av et forslag for å kombinere universiteters datanettverk til et intranett
Spørsmålet om hvilke fordeler bruk av nettverk gir gir naturlig nok opphav til andre spørsmål: i hvilke tilfeller er utplasseringen datanettverk Er det å foretrekke å bruke frittstående datamaskiner eller systemer med flere maskiner? Hvordan...

Utvikling av en drivenhet for spektralfilter
Målet med arbeidet mitt er å utvikle en spektralfilterdrivenhet. Hovedfunksjonen til denne enheten er å installere det nødvendige filteret i filmkanalen. Enheten som utvikles skal brukes i en optisk testbenk...

2.1.1. Analoge telefonnettverk

Analoge telefonnett refererer til kretssvitsjede nettverk som ble opprettet for å tilby offentlige telefontjenester til publikum. Analoge telefonnett er fokusert på en forbindelse som etableres før samtaler (taleoverføring) starter mellom abonnenter. Telefonnettet dannes (byttes) ved hjelp av automatiske telefonsentralbrytere.

Telefonnettverk består av:

automatiske telefonsentraler (ATS);
telefonapparater;
trunk kommunikasjonslinjer (kommunikasjonslinjer mellom automatiske telefonsentraler);
abonnentlinjer (linjer som kobler telefonapparater til PBX).

Abonnenten har en dedikert linje som kobler telefonen hans til hussentralen. Trunk kommunikasjonslinjer brukes av abonnenter etter tur.

Analoge telefonnettverk brukes også for dataoverføring som:

tilgang til nettverk til pakkesvitsjede nettverk, for eksempel Internett-tilkoblinger (både oppringte og leide telefonlinjer brukes);
trunks av pakkenettverk (hovedsakelig brukes dedikerte telefonlinjer).

Det analoge kretssvitsjede telefonnettverket gir tjenester for pakkenettet fysisk nivå, som etter bytte er en punkt-til-punkt fysisk kanal.

Vanlig telefonnett eller GRYTER(Plain Old Telephone Service - gammel "flat" telefontjeneste) sikrer overføring av et talesignal mellom abonnenter med et frekvensområde på opptil 3,1 kHz, noe som er ganske tilstrekkelig for en normal samtale. For å kommunisere med abonnenter brukes en totrådslinje, gjennom hvilken signalene til begge abonnentene går samtidig i motsatte retninger under en samtale.

Telefonnettet består av mange stasjoner som har hierarkiske forbindelser seg imellom. Bryterne til disse stasjonene baner vei mellom den anropende og den oppringte abonnentens telefonsentraler under kontroll av informasjon levert av signalsystemet. Trunk-kommunikasjonslinjer mellom telefonsentraler må gi mulighet til å overføre en stor mengde informasjon samtidig (støtte et stort antall forbindelser).

Det er upraktisk å tildele en egen hovedlinje for hver forbindelse, og for mer effektiv bruk av fysiske linjer brukes følgende:

frekvensdelingsmultiplekseringsmetode;
digitale kanaler og multipleksing av digitale strømmer fra flere abonnenter.

Frequency Division Multiplexing (FDM) metode

I dette tilfellet sender en enkelt kabel flere kanaler der et lavfrekvent stemmesignal modulerer et høyfrekvent oscillatorsignal. Hver kanal har sin egen oscillator, og frekvensene til disse oscillatorene er adskilt nok fra hverandre til å overføre signaler i en båndbredde på opptil 3,1 kHz med et normalt nivå av separasjon fra hverandre.

Anvendelse av digitale kanaler for trunkoverføringer

For å gjøre dette digitaliseres det analoge signalet fra abonnentlinjen på telefonsentralen og leveres deretter digitalt til mottakerens telefonsentral. Der konverteres den tilbake og overføres til den analoge abonnentlinjen.

For å sikre toveiskommunikasjon ved telefonsentralen har hver ende av abonnentlinjen et par omformere - ADC (analog-til-digital) og DAC (digital-til-analog). For talekommunikasjon med standard båndbredde (3,1 kHz) er kvantiseringsfrekvensen 8 kHz. Akseptabelt dynamisk område (forholdet mellom maksimalt signal og minimum) er utstyrt med 8-bits konvertering.

Totalt viser det seg at hver telefonkanal krever en dataoverføringshastighet på 64 kbit/s (8 bits x 8 kHz).

Ofte er signaloverføring begrenset til 7-bits sampler, og den åttende (LSB) biten brukes til signalformål. I dette tilfellet reduseres den rene stemmestrømmen til 56 kbit/s.

For å effektivt bruke trunklinjer, multiplekses digitale strømmer fra flere abonnenter ved telefonsentraler til kanaler med forskjellig kapasitet som kobler telefonsentraler til hverandre. I den andre enden av kanalen utføres demultipleksing - separering av den nødvendige strømmen fra kanalen.

Multipleksing og demultipleksing utføres selvfølgelig i begge ender samtidig, siden telefonkommunikasjon er toveis. Multipleksing utføres ved bruk av tidsdeling (TDM – Time Division Multiplexing).

I en ryggradskanal er informasjon organisert som en kontinuerlig sekvens av rammer. Hver abonnentkanal i hver ramme er tildelt tidsintervallet som data fra denne kanalen blir overført.

På moderne analoge telefonlinjer overføres således analoge signaler over abonnentlinjen, og digitale signaler overføres i hovedlinjer.

Modemer for oppringte analoge telefonlinjer

Offentlige telefonnettverk, i tillegg til taleoverføring, tillater overføring av digitale data ved hjelp av modemer.

Et modem (modulator-demodulator) brukes til å overføre data over lange avstander ved hjelp av dedikert og svitsjet telefonlinjer.

Modulatoren konverterer binær informasjon som kommer fra datamaskinen til analoge signaler med frekvens- eller fasemodulasjon, hvis spektrum tilsvarer båndbredden til vanlige taletelefonlinjer. Demodulatoren trekker ut den kodede binære informasjonen fra dette signalet og overfører den til den mottakende datamaskinen.

Faksmodem (faks-modem) lar deg sende og motta faksbilder, kompatibelt med konvensjonelle faksmaskiner.

Modemer for dedikerte telefonlinjer

Leide fysiske linjer har mye bredere båndbredde enn svitsjede linjer. Spesielle modemer produseres for dem som gir dataoverføring med hastigheter på opptil 2048 kbit/s og over betydelige avstander.

xDSL-teknologier

xDSL-teknologier er basert på å konvertere abonnentlinjen til et vanlig telefonnettverk fra analog til digital xDSL (Digital Subscriber Line). Essensen av denne teknologien er at splitterfiltre er installert i begge ender av abonnentlinjen - ved telefonsentralen og hos abonnenten.

Den lavfrekvente (opptil 3,5 kHz) komponenten av signalet mates til konvensjonelt telefonutstyr (PBX-port og telefonsett hos abonnenten), og høyfrekvensen (over 4 kHz) brukes til dataoverføring ved hjelp av xDSL-modem.

xDSL-teknologier lar deg bruke samme telefonlinje for både dataoverføring og taleoverføring (telefonsamtaler), noe som ikke er mulig med konvensjonelle oppringte modemer.

Sikre overføring av elektriske kommunikasjonssignaler i et effektivt overført frekvensbånd (ETF) på 0,3 - 3,4 kHz. Innen telefoni og kommunikasjon brukes ofte forkortelsen KTC. Lydkanalen er en måleenhet for kapasitansen (tettheten) til analoge overføringssystemer (f.eks. K-24, K-60, K-120). Samtidig for digitale systemer overføring (for eksempel PCM-30, PCM-480, PCM-1920) er måleenheten for kapasitans den viktigste digitale kanalen.

Effektivt overført frekvensbånd- frekvensbånd, hvis gjenværende dempning ved ekstreme frekvenser er forskjellig fra gjenværende dempning ved en frekvens på 800 Hz med ikke mer enn 1 Np ved det maksimale kommunikasjonsområdet som er karakteristisk for et gitt system.

Bredden på EPCH bestemmer kvaliteten på telefonoverføring, og muligheten for å bruke telefonkanalen til å overføre andre typer kommunikasjon. I samsvar med den internasjonale standarden for telefonkanaler til flerkanalsutstyr er frekvensområdet satt fra 300 til 3400 Hz. Med et slikt bånd sikres en høy grad av taleforståelighet, lyden er vel naturlig, og det skapes store muligheter for sekundær multipleksing av telefonkanaler.

Encyklopedisk YouTube

1 / 3

✪ Teori: radiobølger, modulasjon og spektrum.

✪ DIY lydgenerator Et elektrikerverktøy. Opplegg lydgenerator

✪ Digitalt signal

Undertekster

Driftsmoduser for PM-kanalen

Hensikten med moduser

2 PR. OK - for åpen telefonkommunikasjon i fravær av transittforlengere på telefonbryteren;
2 PR. TR - for midlertidige transittforbindelser av åpne telefonkanaler, samt for terminalkommunikasjon hvis det er transittforlengere på telefonbryteren;
4 PR OK - for bruk i nettverk av flerkanals talefrekvenstelegraf, lukket telefonkommunikasjon, dataoverføring, etc., samt for transittforbindelser med betydelig lengde på forbindelseslinjer;
4 PR TR - for langsiktige transittforbindelser.

Nesten alle elektriske signaler som viser ekte meldinger inneholder et uendelig spekter av frekvenser. For uforvrengt overføring av slike signaler vil en kanal med uendelig båndbredde være nødvendig. På den annen side fører tapet av minst én spektrumkomponent under mottak til forvrengning av den tidsmessige formen til signalet. Derfor er oppgaven å overføre et signal i en begrenset kanalbåndbredde på en slik måte at signalforvrengningen oppfyller kravene og kvaliteten på informasjonsoverføring. Dermed er et frekvensbånd et begrenset (basert på tekniske og økonomiske hensyn og krav til overføringskvalitet) signalspekter.

Frekvensbåndbredden ΔF bestemmes av forskjellen mellom øvre F B og nedre F H frekvenser i meldingsspekteret, tatt i betraktning dets begrensninger. Således, for en periodisk sekvens av rektangulære pulser, kan signalbåndbredden tilnærmet finnes fra uttrykket:

hvor t n er pulsvarigheten.

1.Primært telefonsignal (talemelding), også kalt abonnent, er en ikke-stasjonær tilfeldig prosess med et frekvensbånd fra 80 til 12 000 Hz. Taleforståelighet bestemmes av formanter (forsterkede områder av frekvensspekteret), hvorav de fleste er lokalisert i båndet 300 ... 3400 Hz. Derfor, etter anbefaling fra International Advisory Committee on Telephony and Telegraphy (ICITT), ble et effektivt overført frekvensbånd på 300 ... 3400 Hz tatt i bruk for telefonoverføring. Dette signalet kalles et stemmefrekvenssignal (VF). Samtidig er kvaliteten på de overførte signalene ganske høy - stavelsesforståelighet er omtrent 90%, og setningsforståelighet er 99%.

2. Lydsendingssignaler . Lydkilder ved overføring av kringkastingsprogrammer er musikkinstrumenter eller menneskelig stemme. Spekteret til lydsignalet opptar frekvensbåndet 20...20000 Hz.

For tilstrekkelig høy kvalitet (førsteklasses kringkastingskanaler) bør frekvensbåndet ∆F C være 50...10000 Hz, for feilfri gjengivelse av kringkastingsprogrammer (høyeste klassekanaler) - 30...15000 Hz, andre klasse - 100... 6800 Hz.

3. I kringkastet fjernsyn en metode har blitt tatt i bruk for sekvensielt å konvertere hvert bildeelement til et elektrisk signal og deretter overføre dette signalet gjennom én kommunikasjonskanal. For å implementere dette prinsippet brukes spesielle katodestrålerør på overføringssiden, og konverterer det optiske bildet av det overførte objektet til et elektrisk videosignal utfoldet i tid.

Figur 2.6 – Utforming av senderrøret

Som et eksempel viser figur 2.6 en forenklet versjon av et av alternativene for senderrør. Inne i glasskolben, som er under høyvakuum, er det en gjennomskinnelig fotokatode (mål) og en elektronisk spotlight (EP). Et avbøyningssystem (OS) er plassert på utsiden av rørhalsen. Spotlyset genererer en tynn elektronstråle, som under påvirkning av et akselererende felt rettes mot målet. Ved hjelp av et avbøyningssystem beveger strålen seg fra venstre til høyre (langs linjene) og fra topp til bunn (langs rammen), og løper rundt hele overflaten av målet. Samlingen av alle (N) rader kalles et raster. Et bilde projiseres på rørmålet, belagt med et lysfølsomt lag. Som et resultat får hver elementær del av målet en elektrisk ladning. Det dannes en såkalt potensiell lindring. Elektronstrålen, som samhandler med hver seksjon (punkt) av potensialrelieffet, ser ut til å slette (nøytralisere) potensialet. Strømmen som går gjennom belastningsmotstanden R n vil avhenge av belysningen av målområdet som elektronstrålen treffer, og et videosignal U c vil slippes ut ved belastningen (Figur 2.7). Videosignalspenningen vil variere fra et "svart" nivå, som tilsvarer de mørkeste områdene av det overførte bildet, til et "hvitt" nivå, som tilsvarer de lyseste områdene i bildet.

Figur 2.7 – Formen til et fjernsynssignal i et tidsintervall der det ikke er noen rammepulser.

Hvis det "hvite" nivået tilsvarer minimumssignalverdien, og det "svarte" nivået tilsvarer maksimum, vil videosignalet være negativt (negativ polaritet). Naturen til videosignalet avhenger av utformingen og driftsprinsippet til senderrøret.

Fjernsynssignalet er et pulsert unipolart (siden det er en funksjon av lysstyrke, som ikke kan være multipolar) signal. Den har en kompleks form og kan representeres som summen av konstante og harmoniske komponenter av svingninger med forskjellige frekvenser.
DC-komponentnivået karakteriserer den gjennomsnittlige lysstyrken til det overførte bildet. Ved overføring av bevegelige bilder vil verdien av den konstante komponenten kontinuerlig endres i samsvar med belysningen. Disse endringene skjer veldig raskt lave frekvenser(0-3 Hz). Ved å bruke de lavere frekvensene til videosignalspekteret, reproduseres store bildedetaljer.

TV, så vel som lett kino, ble mulig takket være synets treghet. Netthinnens nerveender fortsetter å være opphisset en stund etter at lysstimulusen har opphørt. Ved en bildefrekvens Fk ≥ 50 Hz, merker ikke øyet intermittensen i bildeendringen. I TV er tiden for lesing av alle N linjer (bildetid - Tk) valgt lik Tk = s. For å redusere bildeflimmer brukes interlaced skanning. Først, i en halv-frame-tid lik T p/c = s, leses alle odde linjer én etter én, deretter, på samme tid, blir alle partallslinjer lest. Frekvensspekteret til videosignalet vil bli oppnådd ved overføring av et bilde som er en kombinasjon av den lyse og mørke halvdelen av rasteret (Figur 2.8). Signalet representerer pulser nær rektangulær form. Minimumsfrekvensen til dette signalet under interlaced skanning er frekvensen til feltene, dvs.

Figur 2.8 – For å bestemme minimumsfrekvensen til TV-signalspekteret

Ved hjelp av høye frekvenser overføres de fineste detaljene i bildet. Et slikt bilde kan representeres i form av små svarte og hvite firkanter som veksler i lysstyrke med sider lik strålens diameter (Figur 2.9, a), plassert langs linjen. Et slikt bilde vil inneholde maksimalt antall bildeelementer.

Figur 2.9 – For å bestemme maksimal frekvens for videosignalet

Standarden sørger for dekomponering av et bilde i en ramme til N = 625 linjer. Tiden for å tegne én linje (fig. 2.9, b) vil være lik . Et signal som endres langs linjen oppnås når svarte og hvite firkanter veksler. Minimumssignalperioden vil være lik tiden det tar å lese et rutepar:

der n par er antall rutepar på en linje.

Antall kvadrater (n) i linjen vil være lik:

hvor er rammeformatet (se figur 2.2.4, a),

b – bredde, h – høyde på rammefeltet.

Deretter ; (2.10)

Rammeformatet antas å være k=4/3. Da vil den øvre frekvensen til signalet F in være lik:

Ved overføring av 25 bilder per sekund med 625 linjer hver, er den nominelle linjefrekvensen (linjefrekvensen) 15,625 kHz. Den øvre frekvensen til fjernsynssignalet vil være 6,5 MHz.

I henhold til standarden som er vedtatt i vårt land, er spenningen til det komplette videosignalet U TV, bestående av synkroniseringspulser U C, et lysstyrkesignal og dempingspulser U P, U TV = U P + U C = 1V. I dette tilfellet er U C = 0,3 U TV og U P = 0,7 U TV. Som det fremgår av figur 2.10 er signalet lydspor er plassert høyere i spekteret (fn 3V = 8 MHz) til videosignalet. Vanligvis sendes et videosignal ved bruk av amplitudemodulasjon (AM), og et lydsignal ved bruk av frekvensmodulasjon (FM).

Noen ganger, for å spare kanalbåndbredde, er den øvre frekvensen til videosignalet begrenset til verdien Fv = 6,0 MHz, og lydbæreren sendes med en frekvens fн з = 6,5 MHz.

Figur 2.10 – Plassering av spektra av bilde- og lydsignaler i en fjernsynsradiokanal.

Workshop (lignende oppgaver er inkludert i eksamensoppgavene)

Oppgave nr. 1: Finn pulsrepetisjonsfrekvensen til det overførte signalet og signalbåndbredden hvis det er 5 par svarte og hvite vekslende vertikale striper på TV-skjermen

Oppgave nr. 2: Finn pulsrepetisjonsfrekvensen til det overførte signalet og signalbåndbredden hvis det er 10 par svarte og hvite vekslende horisontale striper på TV-skjermen

Når du løser problem nr. 1, er det nødvendig å bruke den kjente varigheten til en linje av et standard TV-signal. I løpet av denne tiden vil det være en endring på 5 pulser som tilsvarer svartnivået og 5 pulser som tilsvarer hvitnivået (du kan beregne varigheten). På denne måten kan pulsfrekvensen og signalbåndbredden bestemmes.

Når du løser oppgave nr. 2, fortsett fra det totale antallet linjer i rammen, bestem hvor mange linjer som er i en horisontal stripe, husk at skanning utføres interlaced. På denne måten vil du bestemme varigheten av pulsen som tilsvarer svart- eller hvitnivået. Fortsett som i oppgave nr. 1

Når du forbereder det endelige arbeidet, for enkelhets skyld, bruk grafisk bilde signaler og spektre.

4. Fakssignaler. Faksimile (fototelegraf) kommunikasjon er overføring av stillbilder (tegninger, tegninger, fotografier, tekster, avisstriper og så videre). Konverteringsenheten for faksmeldinger (bilde) konverterer lysfluksen som reflekteres fra bildet til et elektrisk signal (Figur 2.2.6)

Figur 2.11 - Funksjonsdiagram over fakskommunikasjon

Hvor 1 er fakskommunikasjonskanalen; 2 - driv-, synkroniserings- og faseenheter; 3 - sendetrommel, som originalen av det overførte bildet på papir er plassert på; FEP – fotoelektronisk omformer av reflektert lysfluks til et elektrisk signal; OS – optisk system for å danne en lysstråle.

Ved overføring av elementer som veksler i lysstyrke, har signalet form av en pulssekvens. Frekvensen for repetisjon av pulser i en sekvens kalles mønsterfrekvensen. Mønsterfrekvensen, Hz, når sin maksimale verdi ved overføring av et bilde hvis elementer og mellomrommene som skiller dem er lik dimensjonene til skannestrålen:

F rismaks = 1/(2τ u) (2,12)

hvor τ u er pulsvarigheten lik overføringsvarigheten til bildeelementet, som kan bestemmes gjennom parametrene til skanneanordningen.

Så hvis π·D er lengden på linjen, og S er skannestigningen (diameteren til skannestrålen), så er det π·D/S-elementer i linjen. Ved N omdreininger per minutt av en trommel med diameter D, overføringstiden for bildeelementet, målt i sekunder:

Minimumsfrekvensen til bildet (når du endrer langs linjen), Hz, vil være når du skanner et bilde som inneholder svarte og hvite striper langs linjen, lik bredden til halvparten av linjens lengde. Hvori

F pус min = N/60, (2,14)

For å utføre fototelegrafkommunikasjon av tilfredsstillende kvalitet er det nok å overføre frekvenser fra F pic min til F pic max. International Telegraph and Telephony Advisory Committee anbefaler N = 120, 90 og 60 rpm for faksmaskiner; S = 0,15 mm; D = 70 mm. Fra (2.13) og (2.14) følger det at ved N = 120 F ris maks = 1466 Hz; F fig min = 2 Hz; ved N = 60 F fig maks = 733 Hz; F fig min = 1 Hz; Det dynamiske området til fakssignalet er 25 dB.

Telegraf- og datasignaler. Meldinger og signaler om telegrafi og dataoverføring er diskrete.

Enheter for konvertering av telegrafmeldinger og data representerer hvert meldingstegn (bokstav, tall) i form av en bestemt kombinasjon av pulser og pauser av samme varighet. En puls tilsvarer tilstedeværelsen av strøm ved utgangen til konverteringsanordningen, en pause tilsvarer fravær av strøm.

For dataoverføring brukes mer komplekse koder, som gjør det mulig å oppdage og korrigere feil i den mottatte kombinasjonen av pulser som oppstår fra interferens.

Enheter for konvertering av telegrafsignaler og overføring av data til meldinger bruker de mottatte kombinasjonene av pulser og pauser for å gjenopprette meldingstegn i samsvar med kodetabellen og sende dem til en utskriftsenhet eller skjerm.

Jo kortere varigheten av pulsene som viser meldinger, jo flere av dem vil bli sendt per tidsenhet. Den resiproke av pulsvarigheten kalles telegraferingshastigheten: B = 1/τ og, hvor τ og er pulsvarigheten, s. Enheten for telegrafhastighet ble kalt baud. Med en pulsvarighet på τ og = 1 s er hastigheten B = 1 Baud. Telegrafi bruker pulser med en varighet på 0,02 s, som tilsvarer en standard telegrafihastighet på 50 baud. Dataoverføringshastighetene er betydelig høyere (200, 600, 1200 baud og mer).

Telegrafi- og dataoverføringssignaler har vanligvis form av sekvenser av rektangulære pulser (Figur 2.4, a).

Når du overfører binære signaler, er det nok å fikse bare tegnet på pulsen for et bipolart signal, eller tilstedeværelsen eller fraværet for et unipolart signal. Pulser kan detekteres pålitelig hvis de overføres med en båndbredde som er numerisk lik baudhastigheten. For en standard telegrafhastighet på 50 baud vil spektrumbredden til telegrafsignalet være 50 Hz. Ved 2400 baud (middelhastighets dataoverføringssystem) er signalspekterets bredde omtrent 2400 Hz.

5. Gjennomsnittlig meldingsstyrke P SR bestemmes ved å beregne gjennomsnittet av måleresultatene over en lang tidsperiode.

Den gjennomsnittlige effekten som et tilfeldig signal s(t) utvikler over en 1 Ohm motstand:

Effekten i et begrenset frekvensbånd mellom ω 1 og ω 2 bestemmes ved å integrere funksjonen G(ω) β innenfor de tilsvarende grensene:

Funksjonen G(ω) representerer den spektrale tettheten til den gjennomsnittlige kraften til prosessen, det vil si kraften i et uendelig lite frekvensbånd.

For å lette beregningene er kraft vanligvis gitt i relative enheter, uttrykt i logaritmisk form (desibel, dB). I dette tilfellet er effektnivået:

Hvis referanseeffekten R E = 1 mW, kalles p x det absolutte nivået og uttrykkes i dBm. Tar dette i betraktning, er det absolutte nivået av gjennomsnittlig kraft:

Toppeffekt p topp (ε %) – dette er meldingseffektverdien som kan overskrides i ε % av tiden.

Signaltoppfaktoren bestemmes av forholdet mellom toppeffekten og gjennomsnittlig meldingseffekt, dB,

Fra det siste uttrykket, ved å dele telleren og nevneren med RE, tar vi hensyn til (2.17) og (2.19), bestemmer vi toppfaktoren som forskjellen mellom de absolutte nivåene av topp- og gjennomsnittskrefter:

Det dynamiske området D (ε%) forstås som forholdet mellom toppeffekten og minimumsmeldingseffekten Pmin. Det dynamiske området, som toppfaktoren, estimeres vanligvis i dB:

Gjennomsnittlig effekt til talefrekvenssignalet, målt i travle timer (BHH), tatt i betraktning kontrollsignaler - oppringing, oppringing osv. - er 32 μW, som tilsvarer et nivå (sammenlignet med 1 mW) p av = -15 dBm

Maksimal kraft telefonsignal, sannsynligheten for overskridelse som er ubetydelig liten er lik 2220 μW (som tilsvarer et nivå på +3,5 dBm); Minimum signaleffekt som fortsatt kan høres mot bakgrunnsstøyen antas å være 220 000 pW (1 pW = 10 -12 mW), som tilsvarer et nivå på 36,5 dBm.

Den gjennomsnittlige effekten P CP til kringkastingssignalet (målt ved et punkt med null relativt nivå) avhenger av gjennomsnittsintervallet og er lik 923 μW når gjennomsnittlig over en time, 2230 μW per minutt og 4500 μW per sekund. Maksimal kringkastingssignaleffekt er 8000 μW.

Det dynamiske området til D C-kringkastingssignaler er 25...35 dB for talere med tale, 40...50 dB for et instrumentalt ensemble, og opptil 65 dB for et symfoniorkester.

Primære diskrete signaler er vanligvis i form av rektangulære pulser av likestrøm eller vekselstrøm, vanligvis med to oppløste tilstander (binær eller på-av).

Modulasjonshastigheten bestemmes av antall enheter (brikker) som sendes per tidsenhet, og måles i baud:

B = 1/τ u, (2,23)

hvor τ og er varigheten av en elementær melding.

Hastigheten på informasjonsoverføring bestemmes av mengden informasjon som overføres per tidsenhet og måles i bits/s:

hvor M er antall signalposisjoner.

I binære systemer (M=2) bærer hvert element 1 bit informasjon, derfor i henhold til (2.23) og (2.24):

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

Kontrollspørsmål

1. Definer begrepene "informasjon", "melding", "signal".

2. Hvordan bestemme mengden informasjon i en enkelt melding?

3. Hvilke typer signaler finnes det?

4. Hvordan skiller et diskret signal seg fra et kontinuerlig?