Acasă › Educaţie › Banda de frecventa standard in telefonie. Ce este lățimea de bandă, spectrul și benzile laterale pentru modulația de frecvență? Modemuri pentru linii telefonice dedicate

Banda de frecventa standard in telefonie. Ce este lățimea de bandă, spectrul și benzile laterale pentru modulația de frecvență? Modemuri pentru linii telefonice dedicate

Stațiile sunt împărțite în analogice și digitale în funcție de tipul de comutare. Comunicarea telefonică, care funcționează pe baza conversiei vorbirii (vocii) într-un semnal electric analog și transmiterea acestuia printr-un canal de comunicație comutat (telefonia analogică), a fost mult timp singurul mijloc de transmitere a mesajelor vocale la distanță. Capacitatea de a eșantiona (după timp) și de a cuantifica (după nivel) parametrii unui semnal electric analogic (amplitudine, frecvență sau fază) a făcut posibilă convertirea unui semnal analogic într-unul digital (discret), procesarea acestuia folosind metode software și transmite prin rețele digitale de telecomunicații.

Pentru a transmite un semnal vocal analogic între doi abonați în rețeaua PSTN (rețea publică de telefonie), este prevăzut un așa-numit canal de frecvență vocală standard (VoF), a cărui lățime de bandă este de 3100 Hz. Într-un sistem de telefonie digitală, operațiunile de eșantionare (în timp), cuantificare (în nivel), codificare și eliminare a redundanței (compresie) sunt efectuate pe un semnal electric analog, după care fluxul de date astfel generat este transmis către abonatul receptor și la „sosire” la destinație este supusă procedurilor inverse.

Semnalul de vorbire este convertit folosind protocolul corespunzător, în funcție de rețeaua prin care este transmis. În prezent, cea mai eficientă transmisie a oricăror semnale discrete (digitale), inclusiv a celor care poartă vorbire (voce), este asigurată de digital retelelor electrice, care implementează tehnologii de pachete: IP (Internet Protocol), ATM (Asynchronous Transfer Mode) sau FR (Frame Relay).

Conceptul de transmisie digitală a vocii se spune că a apărut în 1993 la Universitatea din Illinois (SUA). În timpul următorului zbor al navetei Endeavour din aprilie 1994, NASA și-a transmis imaginea și sunetul pe Pământ folosind program de calculator. Semnalul primit a fost trimis pe Internet și oricine putea auzi vocile astronauților. În februarie 1995, compania israeliană VocalTec a oferit prima versiune a programului Internet Phone, concepută pentru proprietarii de PC-uri multimedia care rulează Windows. Apoi a fost creată o rețea privată de servere Internet Phone. Și mii de oameni au descărcat deja program de internet Telefonează de pe pagina de pornire VocalTec și a început să conversezi.

Desigur, alte companii au apreciat foarte repede perspectivele oferite de capacitatea de a vorbi în diferite emisfere și fără a plăti pentru asta apeluri internaționale. Asemenea perspective nu puteau trece neobservate și, deja în 1995, un val de produse concepute pentru transmisia vocală prin rețea a ajuns pe piață.

Astăzi, există mai multe metode standardizate de transmitere a informațiilor care sunt cele mai răspândite pe piața serviciilor de telefonie digitală: acestea sunt ISDN, VoIP, DECT, GSM și altele. Să încercăm să vorbim pe scurt despre caracteristicile fiecăruia dintre ele.

Deci, ce este ISDN?

Abrevierea ISDN înseamnă Integrated Services Digital Network - o rețea digitală cu integrare de servicii. Aceasta este generația modernă a rețelei telefonice la nivel mondial, care are capacitatea de a transfera orice tip de informații, inclusiv transmisie rapidă și corectă de date (inclusiv voce) Calitate superioară de la utilizator la utilizator.

Avantajul principal rețele ISDN este că puteți conecta mai multe dispozitive digitale sau analogice (telefon, modem, fax etc.) la un capăt de rețea și fiecare poate avea propriul număr de telefon fix.

Un telefon obișnuit este conectat la o centrală telefonică folosind o pereche de conductori. În acest caz, doar unul poate fi efectuat pe pereche. conversatie telefonica. În același timp, zgomotul, interferența, radioul și vocile străine pot fi auzite în receptor - dezavantajele analogului comunicare telefonică, care „adună” toate obstacolele din calea sa. Când se utilizează ISDN, este instalată o terminație de rețea pentru abonat, iar sunetul, convertit de un decodor special într-un format digital, este transmis printr-un canal special desemnat (de asemenea complet digital) către abonatul receptor, asigurând în același timp audibilitate maximă fără interferențe. și distorsiuni.

Baza ISDN este o rețea construită pe baza canalelor telefonice digitale (care oferă și posibilitatea transmiterii de date cu comutare de pachete) cu o rată de transfer de date de 64 kbit/s. Serviciile ISDN se bazează pe două standarde:

Acces de bază (Basic Rate Interface (BRI)) - două canale B 64 kbit/s și un canal D 16 kbit/s

Acces primar (Primary Rate Interface (PRI)) - 30 de canale B 64 kbps și un canal D 64 kbps

De obicei, lățimea de bandă BRI este de 144 Kbps. Când lucrați cu PRI, întreaga coloană vertebrală de comunicații digitale (DS1) este utilizată pe deplin, rezultând debitului 2 Mbit/s. Vitezele mari oferite de ISDN îl fac ideal pentru o gamă largă de servicii de comunicații moderne, inclusiv transfer de date de mare viteză, partajare de ecran, conferințe video, transfer de fișiere mari pentru multimedia, telefonie video desktop și acces la Internet.

Strict vorbind, tehnologia ISDN nu este altceva decât una dintre varietățile „telefoniei computerizate”, sau, așa cum este numită și telefonia CTI (Computer Telephony Integration).

Unul dintre motivele apariției soluțiilor CTI a fost apariția cerințelor de a oferi angajaților companiei servicii telefonice suplimentare care fie nu erau suportate de centrala telefonică corporativă existentă, fie costul achiziționării și implementării unei soluții de la producătorul acestei centrale. nu a fost comparabilă cu confortul obținut.

Primele semne ale aplicațiilor de servicii CTI au fost sistemele de secretariate electronice (asistență automată) și salutări vocale interactive automate (meniuri), poștă vocală corporativă, robote telefonice și sisteme de înregistrare a conversațiilor. Pentru a adăuga serviciul unei anumite aplicații CTI, un computer a fost conectat la centrala telefonică existentă a companiei. În el a fost instalată o placă specializată (mai întâi pe magistrala ISA, apoi pe magistrala PCI), care se conecta la centrala telefonică printr-o interfață telefonică standard. Software computer care rulează sub un anumit sistem de operare(MS Windows, Linux sau Unix), a interacționat cu centrala telefonică prin interfața programului (API) a unei plăci specializate și a asigurat astfel implementarea unui serviciu suplimentar telefonie corporativă. Aproape simultan cu aceasta, a fost dezvoltat un standard interfata software pentru integrarea computer-telefonie – TAPI (Telephony API)

Pentru sistemele telefonice tradiţionale, integrarea CTI se realizează astfel: unele specializate placa computerului conectat la o centrală telefonică și transmite (traduce) semnale telefonice, starea liniei telefonice și modificările acesteia în formă „programată”: mesaje, evenimente, variabile, constante. Componenta de telefon este transmisă prin intermediul rețelei telefonice, iar componenta software este transmisă printr-o rețea de date sau o rețea IP.

Cum arată procesul de integrare în telefonia IP?

În primul rând, trebuie menționat că odată cu apariția telefoniei IP, însăși percepția asupra unei centrale telefonice (Private Branch eXchange - PBX) s-a schimbat. IP PBX nu este altceva decât un alt serviciu de rețea al rețelei IP și, ca majoritatea serviciilor de rețea IP, funcționează în conformitate cu principiile tehnologiei client-server, adică presupune prezența părților de serviciu și client. Deci, de exemplu, serviciul e-mailîntr-o rețea IP are o parte de service - server de mailși partea client - programul utilizator (de exemplu Microsoft Outlook). Serviciul de telefonie IP este structurat similar: partea de service - serverul IP PBX și partea client - telefonul IP (hardware sau software) utilizează un singur mediu de comunicare - rețeaua IP - pentru a transmite vocea.

Ce oferă acest lucru utilizatorului?

Avantajele telefoniei IP sunt evidente. Printre acestea se numără funcționalitatea bogată, capacitatea de a îmbunătăți semnificativ interacțiunea angajaților și, în același timp, de a simplifica întreținerea sistemului.

În plus, comunicațiile IP evoluează într-o manieră deschisă datorită standardizării protocolului și pătrunderii IP la nivel global. Datorită principiului deschiderii în sistemul de telefonie IP, este posibilă extinderea serviciilor furnizate și integrarea cu serviciile existente și planificate.

Telefonia IP vă permite să construiți un singur sistem de management centralizat pentru toate subsistemele cu drepturi de acces diferențiate și să operați subsisteme în divizii regionale folosind personal local.

Modularitatea sistemului de comunicații IP, deschiderea sa, integrarea și independența componentelor (spre deosebire de telefonia tradițională) oferă oportunități suplimentare pentru a construi sisteme cu adevărat tolerante la erori, precum și sisteme cu o structură teritorială distribuită.

Sisteme fără fir Comunicații DECT:

Standardul de acces fără fir DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunications) este cel mai popular sistem comunicatii mobile V rețeaua corporativă, cea mai ieftină și mai ușor opțiune de instalat. Vă permite să vă organizați comunicații fără fir pe întreg teritoriul întreprinderii, ceea ce este atât de necesar pentru utilizatorii „mobili” (de exemplu, securitatea întreprinderii sau șefii de ateliere și departamente).

Principalul avantaj al sistemelor DECT este că odată cu achiziționarea unui astfel de telefon obțineți un mini-PBX pentru mai multe numere interne aproape gratuit. Faptul este că puteți achiziționa telefoane suplimentare pentru baza DECT odată achiziționate, fiecare dintre ele primind propriul număr intern. De pe orice receptor puteți apela cu ușurință alte receptoare conectate la aceeași bază, puteți transfera apelurile primite și interne și chiar puteți efectua un fel de „roaming” - înregistrați-vă receptorul pe o altă bază. Raza de recepție a acestui tip de comunicare este de 50 de metri în interior și 300 de metri în exterior.

Pentru a organiza comunicațiile mobile în rețelele publice se folosesc rețele comunicare celulară Standarde GSM și CDMA, a căror eficiență teritorială este practic nelimitată. Acestea sunt standardele celei de-a doua și, respectiv, a treia generație de comunicații celulare. Care sunt diferențele?

În fiecare minut de la orice stație de bază retea celulara mai multe telefoane situate în vecinătatea sa încearcă să contacteze simultan. Prin urmare, stațiile trebuie să ofere „acces multiplu”, adică funcționarea simultană a mai multor telefoane fără interferențe reciproce.

În sistemele celulare de prima generație (standarde NMT, AMPS, N-AMPS etc.), accesul multiplu este implementat prin metoda frecvenței - FDMA (Frequency Division Multiple Access): stația de bază are mai multe receptoare și transmițătoare, fiecare dintre ele funcționând la propria frecvență, iar radiotelefonul se acordă la orice frecvență utilizată în sistemul celular. După ce a contactat stația de bază pe un canal de serviciu special, telefonul primește o indicație despre frecvențele pe care le poate ocupa și le acordă. Acest lucru nu este diferit de modul în care este reglată o anumită undă radio.

Cu toate acestea, numărul de canale care pot fi alocate la stația de bază nu este foarte mare, mai ales că stațiile de rețea celulară vecine trebuie să aibă seturi diferite de frecvențe pentru a nu crea interferențe reciproce. Majoritatea rețelelor celulare de a doua generație au început să folosească metoda timp-frecvență a diviziunii canalelor - TDMA (Time Division Multiple Access). În astfel de sisteme (și acestea sunt rețele de standarde GSM, D-AMPS etc.) sunt utilizate și frecvențe diferite, dar fiecare astfel de canal este alocat telefonului nu pentru întregul timp de comunicare, ci doar pentru perioade scurte de timp. Aceleași intervale rămase sunt utilizate alternativ de alte telefoane. Informațiile utile în astfel de sisteme (inclusiv semnalele de vorbire) sunt transmise în formă „comprimată” și în formă digitală.

Partajarea fiecărui canal de frecvență cu mai multe telefoane face posibilă furnizarea de servicii unui număr mai mare de abonați, dar încă nu există suficiente frecvențe. Tehnologia CDMA, construită pe principiul diviziunii de cod a semnalelor, a reușit să îmbunătățească semnificativ această situație.

Esența metodei de divizare a codului utilizată în CDMA este că toate telefoanele și stațiile de bază folosesc simultan același (și, în același timp, întregul) interval de frecvență alocat pentru rețeaua celulară. Pentru ca aceste semnale de bandă largă să se distingă unele de altele, fiecare dintre ele are o „colorare” de cod specifică care asigură că se evidențiază de celelalte.

În ultimii cinci ani, tehnologia CDMA a fost testată, standardizată, licențiată și lansată de majoritatea furnizorilor de echipamente wireless și este deja utilizată în întreaga lume. Spre deosebire de alte metode de acces abonaților la rețea, în care energia semnalului este concentrată pe frecvențe sau intervale de timp selectate, semnalele CDMA sunt distribuite într-un spațiu continuu timp-frecvență. De fapt, această metodă manipulează frecvența, timpul și energia.

Se pune întrebarea: pot sistemele CDMA, cu astfel de capabilități, să coexiste „pașnic” cu rețelele AMPS/D-AMPS și GSM?

Se pare că pot. Autoritățile de reglementare ruse au permis operarea rețelelor CDMA în banda de frecvență radio 828 - 831 MHz (recepția semnalului) și 873-876 MHz (transmisia semnalului), unde sunt situate două canale radio CDMA cu o lățime de 1,23 MHz. La rândul său, standardului GSM din Rusia îi sunt alocate frecvențe de peste 900 MHz, astfel încât intervalele de operare ale rețelelor CDMA și GSM nu se suprapun în niciun fel.

Ce vreau sa spun in concluzie:

După cum arată practica, utilizatorii moderni gravitează din ce în ce mai mult către serviciile de bandă largă (conferințe video, transfer de date de mare viteză) și preferă tot mai mult terminal mobil cu fir obișnuit. Dacă ținem cont și de faptul că numărul unor astfel de solicitanți în companiile mari poate depăși cu ușurință o mie, obținem un set de cerințe pe care doar un central digital puternic (PBX) modern le poate satisface.

Astăzi, piața oferă multe soluții de la diverși producători care au capabilitățile atât ale PBX-urilor tradiționale, ale comutatoarelor sau routerelor pentru rețele de date (inclusiv tehnologii ISDN și VoIP), cât și proprietăților stațiilor de bază wireless.

PBX-urile digitale de astăzi, într-o măsură mai mare decât alte sisteme, îndeplinesc criteriile specificate: au capabilitățile de a comuta canalele de bandă largă, de comutare de pachete și sunt pur și simplu integrate cu sisteme informatice(CTI) și permit organizarea de microcelule wireless în cadrul corporațiilor (DECT).

Care dintre următoarele tipuri de comunicare este mai bună? Decide pentru tine.

Aproape toate semnalele electrice care afișează mesaje reale conțin un spectru infinit de frecvențe. Pentru transmiterea nedistorsionată a unor astfel de semnale, ar fi necesar un canal cu lățime de bandă infinită. Pe de altă parte, pierderea a cel puțin o componentă a spectrului în timpul recepției duce la distorsiunea formei temporale a semnalului. Prin urmare, sarcina este de a transmite un semnal pe o lățime de bandă limitată a canalului, astfel încât distorsiunea semnalului să îndeplinească cerințele și calitatea transmisiei informațiilor. Astfel, banda de frecvență este un spectru de semnal limitat (pe baza considerentelor tehnice și economice și a cerințelor pentru calitatea transmisiei).

Lățimea de bandă de frecvență ΔF este determinată de diferența dintre frecvențele superioare FB și inferioare FH din spectrul mesajului, ținând cont de limitările acestuia. Astfel, pentru o secvență periodică de impulsuri dreptunghiulare, lățimea de bandă a semnalului poate fi găsită aproximativ din expresia:

unde tn este durata pulsului.

Semnalul telefonic primar (mesaj vocal), numit și semnal de abonat, este un proces aleator nestaționar cu o bandă de frecvență de la 80 la 12.000 Hz. Inteligibilitatea vorbirii este determinată de formanți (regiuni amplificate ale spectrului de frecvență), majoritatea fiind situate în banda 300 ... 3400 Hz. Prin urmare, la recomandarea Comitetului Consultativ Internațional pentru Telefonie și Telegrafie (ICITT), pentru transmisia telefonică a fost adoptată o bandă de frecvență transmisă eficient de 300 ... 3400 Hz. Acest semnal se numește semnal de frecvență vocală (VF). În același timp, calitatea semnalelor transmise este destul de ridicată - inteligibilitatea silabelor este de aproximativ 90%, iar inteligibilitatea frazei este de 99%.

Semnale de difuzare audio. Sursele de sunet la transmiterea programelor de difuzare sunt instrumentele muzicale sau vocea umană. Gamă semnal sonor ocupă o bandă de frecvenţă de 20...20000 Hz.

Pentru o calitate suficient de înaltă (canale de difuzare de primă clasă) banda de frecvență ∆FC ar trebui să fie de 50...10000 Hz, pentru reproducerea impecabilă a programelor de difuzare (canale de cea mai înaltă clasă) - 30...15000 Hz, clasa a doua - 100... 6800 Hz.

În televiziunea difuzată, metoda adoptată este de a converti alternativ fiecare element al imaginii într-un semnal electric și apoi de a transmite acest semnal pe un canal de comunicație. Pentru a implementa acest principiu, pe partea de transmisie sunt folosite tuburi catodice speciale, transformând imaginea optică a obiectului transmis într-un semnal video electric desfășurat în timp.

Figura 2.2.1 - Proiectarea tubului de transmisie

Ca exemplu, Figura 2.2.1 prezintă o versiune simplificată a uneia dintre opțiunile tubului de transmisie. În interiorul balonului de sticlă, care se află sub vid înalt, există un fotocatod translucid (țintă) și un reflector electronic (EP). Un sistem de deviere (OS) este plasat în exteriorul gâtului tubului. Reflectorul generează un fascicul subțire de electroni, care, sub influența unui câmp accelerat, este îndreptat către țintă. Folosind un sistem de deviere, fasciculul se deplasează de la stânga la dreapta (de-a lungul liniilor) și de sus în jos (de-a lungul cadrului), rulând pe întreaga suprafață a țintei. Colecția tuturor (N) rânduri se numește raster. O imagine este proiectată pe ținta tubului, acoperită cu un strat fotosensibil. Ca rezultat, fiecare secțiune elementară a țintei dobândește incarcare electrica. Se formează un așa-numit potențial relief. Fasciculul de electroni, interacționând cu fiecare secțiune (punct) a reliefului potențial, pare să-și ștergă (neutralizeze) potențialul. Curentul care trece prin rezistența de sarcină Rн va depinde de iluminarea zonei țintă în care fasciculul de electroni lovește, iar semnalul video Uc va fi eliberat la sarcină (Figura 2.2.2). Tensiunea semnalului video va varia de la un nivel „negru”, corespunzător zonelor cele mai întunecate ale imaginii transmise, la un nivel „alb”, corespunzător zonelor cele mai luminoase ale imaginii.

Mai multe articole pe tema

Elaborarea unei propuneri de combinare a rețelelor de calculatoare ale universităților într-un intranet
Întrebarea ce beneficii oferă utilizarea rețelelor dă firește naștere la alte întrebări: în ce cazuri este implementarea retele de calculatoare Este de preferat să folosiți computere autonome sau sisteme cu mai multe mașini? Cum...

Dezvoltarea unei unități de antrenare a filtrului spectral
Scopul muncii mele este de a dezvolta o unitate de antrenare a filtrului spectral. Funcția principală a acestui dispozitiv este de a instala filtrul necesar în canalul de film. Unitatea în curs de dezvoltare va fi folosită într-un banc de testare optic...

2.1.1. Rețele telefonice analogice

Rețelele de telefonie analogică se referă la rețelele cu comutare de circuite de suprafață extinsă care au fost create pentru a oferi publicului servicii publice de telefonie. Rețelele telefonice analogice se concentrează pe o conexiune care se stabilește înainte de începerea conversațiilor (transmisia vocală) între abonați. Rețeaua telefonică este formată (comutată) folosind comutatoare automate de centrală telefonică.

Rețelele telefonice constau din:

centrale telefonice automate (ATS);
aparate telefonice;
linii de comunicație trunchi (linii de comunicație între centrale telefonice automate);
linii de abonat (linii care conectează telefoane la PBX).

Abonatul are o linie dedicată care conectează telefonul său la PBX. Liniile de comunicație trunchiului sunt folosite de abonați pe rând.

Rețelele telefonice analogice sunt, de asemenea, utilizate pentru transmiterea datelor ca:

rețele de acces la rețele cu comutare de pachete, de exemplu, conexiuni la Internet (se folosesc atât linii telefonice dial-up, cât și linii telefonice închiriate);
trunchiuri ale rețelelor de pachete (se folosesc în principal linii telefonice dedicate).

Rețeaua telefonică analogică cu comutare de circuite oferă servicii pentru rețeaua de pachete nivel fizic, care după comutare este un canal fizic punct la punct.

Rețea telefonică obișnuită sau VASE(Plain Old Telephone Service - serviciu telefonic vechi „plat”) asigură transmiterea unui semnal vocal între abonați cu o gamă de frecvență de până la 3,1 kHz, ceea ce este destul de suficient pentru o conversație normală. Pentru a comunica cu abonații, se folosește o linie cu două fire, prin care semnalele ambilor abonați circulă simultan în direcții opuse în timpul unei conversații.

Rețeaua de telefonie este formată din multe posturi care au conexiuni ierarhice între ele. Comutatoarele acestor posturi deschide calea între centralele telefonice ale abonatului apelant și apelat sub controlul informațiilor furnizate de sistemul de semnalizare. Liniile de comunicație trunchi între centralele telefonice trebuie să ofere capacitatea de a transmite simultan o cantitate mare de informații (suporta un număr mare de conexiuni).

Nu este practic să se aloce o linie trunchială separată pentru fiecare conexiune, iar pentru o utilizare mai eficientă a liniilor fizice se utilizează următoarele:

metoda de multiplexare prin diviziune de frecventa;
canale digitale și multiplexarea fluxurilor digitale de la mai mulți abonați.

Metoda FDM (Frequency Division Multiplexing).

În acest caz, un singur cablu transmite mai multe canale în care un semnal vocal de joasă frecvență modulează un semnal de oscilator de înaltă frecvență. Fiecare canal are propriul său oscilator, iar frecvențele acestor oscilatoare sunt suficient de separate unele de altele pentru a transmite semnale într-o lățime de bandă de până la 3,1 kHz cu un nivel normal de separare unul de celălalt.

Aplicarea canalelor digitale pentru transmisii trunchi

Pentru a face acest lucru, semnalul analogic de la linia de abonat la centrala telefonică este digitizat și apoi livrat digital la centrala telefonică a destinatarului. Acolo este convertit înapoi și transmis la linia analogică de abonat.

Pentru a asigura comunicația bidirecțională la centrala telefonică, fiecare capăt al liniei de abonat are o pereche de convertoare - ADC (analog-to-digital) și DAC (digital-analog). Pentru comunicațiile vocale cu o lățime de bandă standard (3,1 kHz), frecvența de cuantizare este de 8 kHz. Intervalul dinamic acceptabil (raportul dintre semnalul maxim și cel minim) este prevăzut cu conversie pe 8 biți.

În total, se dovedește că fiecare canal telefonic necesită o rată de transfer de date de 64 kbit/s (8 biți x 8 kHz).

Adesea, transmisia semnalului este limitată la mostre de 7 biți, iar al optulea bit (LSB) este utilizat în scopuri de semnalizare. În acest caz, fluxul de voce pur este redus la 56 kbit/s.

Pentru a utiliza în mod eficient liniile trunk, fluxurile digitale de la mai mulți abonați la centralele telefonice sunt multiplexate în canale de diferite capacități care conectează centralele telefonice între ele. La celălalt capăt al canalului, se efectuează demultiplexarea - separând fluxul necesar de canal.

Multiplexarea și demultiplexarea, desigur, sunt efectuate la ambele capete simultan, deoarece comunicarea telefonică este bidirecțională. Multiplexarea se realizează utilizând diviziunea în timp (TDM – Time Division Multiplexing).

Într-un canal principal, informațiile sunt organizate ca o secvență continuă de cadre. Fiecare canal de abonat din fiecare cadru este alocat intervalul de timp în care sunt transmise datele de pe acest canal.

Astfel, în liniile telefonice analogice moderne, semnalele analogice sunt transmise prin linia de abonat, iar semnalele digitale sunt transmise pe liniile trunk.

Modemuri pentru linii telefonice analogice dial-up

Rețelele publice de telefonie, pe lângă transmisia vocală, permit transmiterea datelor digitale folosind modemuri.

Un modem (modulator-demodulator) este utilizat pentru a transmite date pe distanțe lungi, utilizând un modul dedicat și comutat. linii telefonice.

Modulatorul convertește informațiile binare care provin de la computer în semnale analogice cu modulație de frecvență sau fază, al căror spectru corespunde lățimii de bandă a liniilor telefonice vocale obișnuite. Demodulatorul extrage informația binară codificată din acest semnal și o transmite computerului receptor.

Modemul fax (fax-modem) vă permite să trimiteți și să primiți imagini fax, compatibile cu aparatele fax convenționale.

Modemuri pentru linii telefonice dedicate

Liniile fizice închiriate au o lățime de bandă mult mai mare decât liniile comutate. Pentru ei sunt produse modemuri speciale, care asigură transmisie de date la viteze de până la 2048 kbit/s și pe distanțe considerabile.

tehnologii xDSL

Tehnologiile xDSL se bazează pe conversia liniei de abonat a unei rețele telefonice obișnuite din analog în digital xDSL (Digital Subscriber Line). Esența acestei tehnologii este că filtrele splitter sunt instalate la ambele capete ale liniei de abonat - la centrala telefonică și la abonat.

Componenta de joasă frecvență (până la 3,5 kHz) a semnalului este alimentată către echipamentele telefonice convenționale (portul PBX și telefonul setat la abonat), iar frecvența înaltă (peste 4 kHz) este utilizată pentru transmisia de date folosind modemuri xDSL.

Tehnologiile xDSL vă permit să utilizați simultan aceeași linie telefonică atât pentru transmisia de date, cât și pentru transmisia vocală (conversații telefonice), ceea ce nu este posibil cu modemurile dial-up convenționale.

Asigurarea transmiterii semnalelor electrice de comunicație într-o bandă de frecvență transmisă efectiv (ETF) de 0,3 - 3,4 kHz. În telefonie și comunicații, abrevierea KTC este adesea folosită. Canalul audio este o unitate de măsură pentru capacitatea (densitatea) sistemelor de transmisie analogică (ex. K-24, K-60, K-120). În același timp pentru sisteme digitale transmisie (de exemplu, PCM-30, PCM-480, PCM-1920) unitatea de măsură a capacității este canalul digital principal.

Bandă de frecvență transmisă eficient- banda de frecventa, a carei atenuare reziduala la frecvente extreme difera de atenuarea reziduala la o frecventa de 800 Hz cu cel mult 1 Np la intervalul maxim de comunicatie caracteristic unui sistem dat.

Lățimea EPCH determină calitatea transmisiei telefonice și posibilitatea utilizării canalului telefonic pentru a transmite alte tipuri de comunicații. În conformitate cu standardul internațional pentru canalele telefonice ale echipamentelor cu mai multe canale, intervalul de frecvență este setat de la 300 la 3400 Hz. Cu o astfel de bandă se asigură un grad ridicat de inteligibilitate a vorbirii, sunetul său este bine natural și se creează oportunități mari pentru multiplexarea secundară a canalelor telefonice.

YouTube enciclopedic

1 / 3

✪ Teorie: unde radio, modulație și spectru.

✪ Generator de sunet DIY Un instrument de electrician. Sistem generator de sunet

✪ Semnal digital

Subtitrări

Moduri de operare a canalului PM

Scopul modurilor

2 PR. OK - pentru comunicare telefonică deschisă în absența extensiilor de tranzit pe comutatorul telefonic;
2 PR. TR - pentru conexiunile temporare de tranzit ale canalelor telefonice deschise, precum și pentru comunicațiile terminale dacă există extensii de tranzit pe comutatorul telefonic;
4 PR OK - pentru utilizare în rețele de telegraf voce-frecvență multicanal, comunicații telefonice închise, transmisii de date etc., precum și pentru conexiuni de tranzit cu lungimi semnificative de linii de legătură;
4 PR TR - pentru conexiuni de tranzit pe termen lung.

Aproape toate semnalele electrice care afișează mesaje reale conțin un spectru infinit de frecvențe. Pentru transmiterea nedistorsionată a unor astfel de semnale, ar fi necesar un canal cu lățime de bandă infinită. Pe de altă parte, pierderea a cel puțin o componentă a spectrului în timpul recepției duce la distorsiunea formei temporale a semnalului. Prin urmare, sarcina este de a transmite un semnal pe o lățime de bandă limitată a canalului, astfel încât distorsiunea semnalului să îndeplinească cerințele și calitatea transmisiei informațiilor. Astfel, o bandă de frecvență este un spectru de semnal limitat (pe baza considerentelor tehnice și economice și a cerințelor pentru calitatea transmisiei).

Lățimea de bandă de frecvență ΔF este determinată de diferența dintre frecvențele superioare F B și inferioare F H din spectrul mesajului, ținând cont de limitările acestuia. Astfel, pentru o secvență periodică de impulsuri dreptunghiulare, lățimea de bandă a semnalului poate fi găsită aproximativ din expresia:

unde t n este durata pulsului.

1.Semnal telefonic primar (mesaj vocal), numit și abonat, este un proces aleator nestaționar cu o bandă de frecvență de la 80 la 12.000 Hz. Inteligibilitatea vorbirii este determinată de formanți (regiuni amplificate ale spectrului de frecvență), majoritatea fiind situate în banda 300 ... 3400 Hz. Prin urmare, la recomandarea Comitetului Consultativ Internațional pentru Telefonie și Telegrafie (ICITT), pentru transmisia telefonică a fost adoptată o bandă de frecvență transmisă eficient de 300 ... 3400 Hz. Acest semnal se numește semnal de frecvență vocală (VF). În același timp, calitatea semnalelor transmise este destul de ridicată - inteligibilitatea silabelor este de aproximativ 90%, iar inteligibilitatea frazei este de 99%.

2.Semnale de difuzare audio . Sursele de sunet la transmiterea programelor de difuzare sunt instrumentele muzicale sau vocea umană. Spectrul semnalului audio ocupă banda de frecvență 20...20000 Hz.

Pentru o calitate suficient de înaltă (canale de difuzare de primă clasă) banda de frecvență ∆F C ar trebui să fie de 50...10000 Hz, pentru reproducerea impecabilă a programelor de difuzare (canale de cea mai înaltă clasă) - 30...15000 Hz, clasa a doua - 100... 6800 Hz.

3. În televiziunea difuzată a fost adoptată o metodă pentru convertirea secvenţială a fiecărui element de imagine într-un semnal electric şi apoi transmiterea acestui semnal printr-un canal de comunicaţie. Pentru a implementa acest principiu, pe partea de transmisie sunt folosite tuburi catodice speciale, transformând imaginea optică a obiectului transmis într-un semnal video electric desfășurat în timp.

Figura 2.6 – Proiectarea tubului de transmisie

Ca exemplu, Figura 2.6 prezintă o versiune simplificată a uneia dintre opțiunile tubului de transmisie. În interiorul balonului de sticlă, care se află sub vid înalt, există un fotocatod translucid (țintă) și un reflector electronic (EP). Un sistem de deviere (OS) este plasat în exteriorul gâtului tubului. Reflectorul generează un fascicul subțire de electroni, care, sub influența unui câmp accelerat, este îndreptat către țintă. Folosind un sistem de deviere, fasciculul se deplasează de la stânga la dreapta (de-a lungul liniilor) și de sus în jos (de-a lungul cadrului), rulând pe întreaga suprafață a țintei. Colecția tuturor (N) rânduri se numește raster. O imagine este proiectată pe ținta tubului, acoperită cu un strat fotosensibil. Ca rezultat, fiecare secțiune elementară a țintei capătă o sarcină electrică. Se formează un așa-numit potențial relief. Fasciculul de electroni, interacționând cu fiecare secțiune (punct) a reliefului potențial, pare să-și ștergă (neutralizeze) potențialul. Curentul care circulă prin rezistența de sarcină R n va depinde de iluminarea zonei țintă pe care o lovește fasciculul de electroni, iar la sarcină va fi eliberat un semnal video U c (Figura 2.7). Tensiunea semnalului video va varia de la un nivel „negru”, corespunzător zonelor cele mai întunecate ale imaginii transmise, la un nivel „alb”, corespunzător zonelor cele mai luminoase ale imaginii.

Figura 2.7 – Forma unui semnal de televiziune într-un interval de timp în care nu există impulsuri de cadru.

Dacă nivelul „alb” corespunde valorii minime a semnalului, iar nivelul „negru” corespunde maximului, atunci semnalul video va fi negativ (polaritate negativă). Natura semnalului video depinde de proiectarea și principiul de funcționare al tubului de transmisie.

Semnalul de televiziune este un semnal unipolar pulsat (din moment ce este o funcție de luminozitate, care nu poate fi multipolar). Are o formă complexă și poate fi reprezentată ca suma componentelor constante și armonice ale oscilațiilor de diferite frecvențe.
Nivelul componentei DC caracterizează luminozitatea medie a imaginii transmise. La transmiterea imaginilor în mișcare, valoarea componentei constante se va schimba continuu în funcție de iluminare. Aceste schimbări au loc foarte repede frecvente joase(0-3 Hz). Folosind frecvențele inferioare ale spectrului semnalului video, sunt reproduse detalii mari ale imaginii.

Televiziunea, precum și cinematograful ușor, au devenit posibile datorită inerției viziunii. Terminațiile nervoase ale retinei continuă să fie excitate o perioadă de timp după încetarea stimulului luminos. La o rată a cadrelor F k ≥ 50 Hz, ochiul nu observă intermitența modificării imaginii. În televiziune, timpul pentru citirea tuturor N linii (timpul cadru - Tk) este ales egal cu Tk = s. Pentru a reduce pâlpâirea imaginii, se utilizează scanarea întrețesată. Mai întâi, într-un timp de jumătate de cadru egal cu T p/c = s, toate liniile impare sunt citite una câte una, apoi, în același timp, toate liniile pare sunt citite. Spectrul de frecvență al semnalului video va fi obținut la transmiterea unei imagini care este o combinație dintre jumătatea deschisă și întunecată a rasterului (Figura 2.8). Semnalul reprezintă impulsuri apropiate de formă dreptunghiulară. Frecvența minimă a acestui semnal în timpul scanării întrețesute este frecvența câmpurilor, adică.

Figura 2.8 – Pentru a determina frecvența minimă a spectrului semnalului de televiziune

Cu ajutorul frecventelor inalte se transmit cele mai fine detalii ale imaginii. O astfel de imagine poate fi reprezentată sub formă de mici pătrate alb-negru care alternează în luminozitate cu laturile egale cu diametrul fasciculului (Figura 2.9, a), situate de-a lungul liniei. O astfel de imagine va conține numărul maxim de elemente de imagine.

Figura 2.9 – Pentru a determina frecvența maximă a semnalului video

Standardul prevede descompunerea unei imagini într-un cadru în N = 625 de linii. Timpul de trasare a unei linii (Fig. 2.9, b) va fi egal cu . Un semnal care se modifică de-a lungul liniei se obține atunci când pătratele alb și negre se alternează. Perioada minimă de semnal va fi egală cu timpul necesar citirii unei perechi de pătrate:

unde n perechi este numărul de perechi de pătrate dintr-o linie.

Numărul de pătrate (n) din linie va fi egal cu:

unde este formatul cadrului (a se vedea figura 2.2.4, a),

b – lățimea, h – înălțimea câmpului cadrului.

Apoi ; (2,10)

Se presupune că formatul cadrului este k=4/3. Atunci frecvența superioară a semnalului F in va fi egală cu:

La transmiterea a 25 de cadre pe secundă cu 625 de linii fiecare, frecvența nominală a liniei (frecvența liniei) este de 15,625 kHz. Frecvența superioară a semnalului de televiziune va fi de 6,5 MHz.

Conform standardului adoptat în țara noastră, tensiunea semnalului video complet U TV, constând din impulsuri de sincronizare U C, un semnal de luminozitate și impulsuri de amortizare U P, este U TV = U P + U C = 1V. În acest caz, U C = 0,3 U TV și U P = 0,7 U TV. După cum se poate observa din Figura 2.10, semnalul coloana sonoră este situat mai sus în spectrul (fn 3V = 8 MHz) al semnalului video. De obicei, un semnal video este transmis folosind modulația de amplitudine (AM), iar un semnal audio folosind modulația de frecvență (FM).

Uneori, pentru a economisi lățimea de bandă a canalului, frecvența superioară a semnalului video este limitată la valoarea Fv = 6,0 MHz, iar purtătorul audio este transmis la o frecvență fн з = 6,5 MHz.

Figura 2.10 – Amplasarea spectrelor semnalelor de imagine și sunet într-un canal radio de emisie de televiziune.

Workshop (sarcini similare sunt incluse în lucrările de examen)

Sarcina nr. 1: Găsiți rata de repetare a pulsului semnalului transmis și lățimea de bandă a semnalului dacă există 5 perechi de dungi verticale alternative alb-negru pe ecranul televizorului

Sarcina nr. 2: Găsiți rata de repetare a pulsului semnalului transmis și lățimea de bandă a semnalului dacă există 10 perechi de dungi orizontale alternative alb-negru pe ecranul televizorului

Când rezolvați problema nr. 1, este necesar să folosiți durata cunoscută a unei linii a unui semnal TV standard. În acest timp, va avea loc o modificare de 5 impulsuri corespunzătoare nivelului de negru și 5 impulsuri corespunzătoare nivelului de alb (puteți calcula durata acestora). În acest fel, pot fi determinate frecvența impulsurilor și lățimea de bandă a semnalului.

Când rezolvați problema nr. 2, porniți de la numărul total de linii din cadru, determinați câte linii sunt într-o bandă orizontală, rețineți că scanarea se realizează întrețesut. Astfel vei determina durata pulsului corespunzătoare nivelului de alb sau negru. Continuați ca în sarcina nr. 1

Când pregătiți lucrarea finală, pentru comoditate, utilizați imagine grafică semnale și spectre.

4. Semnale fax. Comunicarea prin fax (fototelegraf) este transmiterea de imagini statice (desene, desene, fotografii, texte, benzi de ziare etc.). Dispozitivul de conversie a mesajelor fax (imagine) convertește fluxul de lumină reflectat de imagine într-un semnal electric (Figura 2.2.6)

Figura 2.11 - Diagrama funcțională a comunicației prin fax

Unde 1 este canalul de comunicare prin fax; 2 – dispozitive de antrenare, sincronizare și fazare; 3 – tambur transmițător, pe care se așează originalul imaginii transmise pe hârtie; FEP – convertor fotoelectronic al fluxului de lumină reflectată într-un semnal electric; OS – sistem optic pentru formarea unui fascicul de lumină.

La transmiterea elementelor alternate în luminozitate, semnalul ia forma unei secvențe de impulsuri. Frecvența de repetare a impulsurilor într-o secvență se numește frecvența modelului. Frecvența modelului, Hz, atinge valoarea maximă atunci când transmite o imagine ale cărei elemente și spațiile care le separă sunt egale cu dimensiunile fasciculului de scanare:

F rismax = 1/(2τ u) (2,12)

unde τ u este durata impulsului egală cu durata de transmisie a elementului de imagine, care poate fi determinată prin parametrii dispozitivului de scanare.

Deci, dacă π·D este lungimea liniei și S este pasul de scanare (diametrul fasciculului de scanare), atunci există elemente π·D/S în linie. La N rotații pe minut ale unui tambur cu diametrul D, timpul de transmisie a elementului de imagine, măsurat în secunde:

Frecvența minimă a imaginii (la schimbarea de-a lungul liniei), Hz, va fi atunci când scanați o imagine care conține dungi alb-negru de-a lungul lungimii liniei, egale ca lățime cu jumătate din lungimea liniei. în care

F pус min = N/60, (2,14)

Pentru a realiza comunicații fototelegrafice de calitate satisfăcătoare, este suficient să transmiteți frecvențe de la F pic min la F pic max. Comitetul consultativ pentru telegrafie și telefonie internațională recomandă N = 120, 90 și 60 rpm pentru aparatele de fax; S = 0,15 mm; D = 70 mm. Din (2.13) și (2.14) rezultă că la N = 120 F orez max = 1466 Hz; F fig min = 2 Hz; la N =60 F fig max = 733 Hz; F fig min = 1 Hz; Intervalul dinamic al semnalului de fax este de 25 dB.

Semnale telegrafice și de date. Mesajele și semnalele telegrafiei și transmisiei de date sunt discrete.

Dispozitivele de conversie a mesajelor și datelor telegrafice reprezintă fiecare caracter de mesaj (litera, cifra) sub forma unei anumite combinații de impulsuri și pauze de aceeași durată. Un impuls corespunde prezenței curentului la ieșirea dispozitivului de conversie, o pauză corespunde absenței curentului.

Pentru transmiterea datelor, se folosesc coduri mai complexe, care fac posibilă detectarea și corectarea erorilor în combinația recepționată de impulsuri care decurg din interferențe.

Dispozitivele pentru conversia semnalelor telegrafice și transmiterea datelor în mesaje utilizează combinațiile primite de impulsuri și pauze pentru a restabili caracterele mesajelor în conformitate cu tabelul de coduri și a le transmite către un dispozitiv de imprimare sau un ecran de afișare.

Cu cât durata impulsurilor de afișare a mesajelor este mai scurtă, cu atât mai multe dintre ele vor fi transmise pe unitatea de timp. Reciproca duratei pulsului se numește viteza de telegrafie: B = 1/τ și, unde τ și este durata pulsului, s. Unitatea de măsură a vitezei telegrafului a fost numită baud. Cu o durată a impulsului de τ și = 1 s, viteza este B = 1 Baud. Telegrafia folosește impulsuri cu o durată de 0,02 s, ceea ce corespunde unei viteze standard de telegrafie de 50 baud. Ratele de transfer de date sunt semnificativ mai mari (200, 600, 1200 baud și mai mult).

Semnalele de telegrafie și transmisie de date iau de obicei forma unor secvențe de impulsuri dreptunghiulare (Figura 2.4, a).

La transmiterea semnalelor binare, este suficient să fixați doar semnul pulsului pentru un semnal bipolar, sau prezența sau absența pentru un semnal unipolar. Impulsurile pot fi detectate în mod fiabil dacă sunt transmise folosind o lățime de bandă care este numeric egală cu rata de transmisie. Pentru o viteză telegrafică standard de 50 baud, lățimea spectrului semnalului telegrafic va fi de 50 Hz. La 2400 baud (sistem de transmisie de date cu viteză medie), lățimea spectrului de semnal este de aproximativ 2400 Hz.

5. Puterea medie a mesajelor P SR este determinată prin mediarea rezultatelor măsurătorilor pe o perioadă lungă de timp.

Puterea medie pe care o dezvoltă un semnal aleator s(t) într-un rezistor de 1 ohm:

Puterea conținută într-o bandă de frecvență finită între ω 1 și ω 2 se determină prin integrarea funcției G(ω) β în limitele corespunzătoare:

Funcția G(ω) reprezintă densitatea spectrală a puterii medii a procesului, adică puterea conținută într-o bandă de frecvență infinitezimală.

Pentru comoditatea calculelor, puterea este de obicei dată în unități relative, exprimate în formă logaritmică (decibeli, dB). În acest caz, nivelul de putere este:

Dacă puterea de referință RE = 1 mW, atunci p x se numește nivel absolut și se exprimă în dBm. Ținând cont de acest lucru, nivelul absolut al puterii medii este:

Peak power p peak (ε %) – aceasta este valoarea puterii mesajului care poate fi depășită pentru ε % din timp.

Factorul de vârf a semnalului este determinat de raportul dintre puterea de vârf și puterea medie a mesajului, dB,

Din ultima expresie, împărțind numărătorul și numitorul la RE, ținând cont de (2.17) și (2.19), determinăm factorul de vârf ca diferență între nivelurile absolute ale puterilor de vârf și medie:

Intervalul dinamic D (ε%) este înțeles ca raportul dintre puterea de vârf și puterea minimă a mesajului P min. Intervalul dinamic, ca și factorul de creastă, este de obicei estimat în dB:

Puterea medie a semnalului de frecvență vocală, măsurată în orele aglomerate (BHH), ținând cont de semnalele de control - apelare, apelare etc. - este de 32 μW, ceea ce corespunde unui nivel (față de 1 mW) p av = -15 dBm

Putere maxima semnal telefonic, probabilitatea de depășire a căruia este neglijabil de mică este egală cu 2220 μW (care corespunde unui nivel de +3,5 dBm); Puterea minimă a semnalului care poate fi auzită în continuare împotriva zgomotului de fundal este considerată a fi de 220.000 pW (1 pW = 10 -12 mW), ceea ce corespunde unui nivel de 36,5 dBm.

Puterea medie P CP a semnalului de difuzare (măsurată într-un punct cu nivel relativ zero) depinde de intervalul de mediere și este egală cu 923 μW când se face media pe o oră, 2230 μW pe minut și 4500 μW pe secundă. Puterea maximă a semnalului de difuzare este de 8000 μW.

Gama dinamică a semnalelor de difuzare DC este de 25...35 dB pentru vorbirea crainicului, 40...50 dB pentru un ansamblu instrumental și până la 65 dB pentru o orchestră simfonică.

Semnalele discrete primare sunt de obicei sub formă de impulsuri dreptunghiulare de curent continuu sau alternativ, de obicei cu două stări rezolvate (binar sau pornit-oprit).

Rata de modulație este determinată de numărul de unități (cipuri) transmise pe unitatea de timp și este măsurată în baud:

B = 1/τ u, (2,23)

unde τ și este durata unui mesaj elementar.

Viteza de transmitere a informațiilor este determinată de cantitatea de informații transmise pe unitatea de timp și este măsurată în biți/s:

unde M este numărul de poziții ale semnalului.

În sistemele binare (M=2), fiecare element poartă 1 bit de informație, prin urmare, conform (2.23) și (2.24):

C max =B, biți/s (2,25)

Întrebări de control

1. Definiți conceptele „informație”, „mesaj”, „semnal”.

2. Cum se determină cantitatea de informații dintr-un singur mesaj?

3. Ce tipuri de semnale există?

4. Cum diferă un semnal discret de unul continuu?