Domov › Vzdelávanie › Štandardné frekvenčné pásmo v telefonovaní. Čo je šírka pásma frekvenčnej modulácie, spektrum a postranné pásma? Modemy pre vyhradené telefónne linky

Štandardné frekvenčné pásmo v telefonovaní. Čo je šírka pásma frekvenčnej modulácie, spektrum a postranné pásma? Modemy pre vyhradené telefónne linky

Stanice sú rozdelené na analógové a digitálne podľa typu spínania. Telefónna komunikácia, ktorá funguje na základe premeny reči (hlasu) na analógový elektrický signál a jeho prenosu cez komutovaný komunikačný kanál (analógová telefónia), bola dlho jediným prostriedkom prenosu hlasových správ na diaľku. Schopnosť vzorkovať (podľa času) a kvantovať (podľa úrovne) parametre analógového elektrického signálu (amplitúda, frekvencia alebo fáza) umožnila previesť analógový signál na digitálny (diskrétny), spracovať ho pomocou softvérových metód a prenášať ho cez digitálne telekomunikačné siete.

Na prenos analógového hlasového signálu medzi dvoma účastníkmi v sieti PSTN (verejná telefónna sieť) je k dispozícii takzvaný kanál štandardnej hlasovej frekvencie (VoF), ktorého šírka pásma je 3100 Hz. V digitálnom telefónnom systéme sa operácie vzorkovania (v čase), kvantovania (v úrovni), kódovania a eliminácie redundancie (kompresia) vykonávajú na analógovom elektrickom signáli, po čom sa takto vygenerovaný dátový tok odošle prijímajúcemu účastníkovi a po „prílete“ do cieľa podlieha opačným postupom.

Rečový signál sa konvertuje pomocou príslušného protokolu v závislosti od siete, cez ktorú sa prenáša. V súčasnosti najefektívnejší prenos akýchkoľvek diskrétnych (digitálnych) signálov, vrátane signálov prenášajúcich reč (hlas), poskytujú digitálne elektrické siete, ktoré implementujú paketové technológie: IP (Internet Protocol), ATM (Asynchronous Transfer Mode) alebo FR (Frame Relay).

Koncept digitálneho prenosu hlasu údajne vznikol v roku 1993 na University of Illinois (USA). Počas ďalšieho letu raketoplánu Endeavour v apríli 1994 NASA preniesla svoj obraz a zvuk na Zem pomocou počítačový program. Prijatý signál bol odoslaný na internet a každý mohol počuť hlasy astronautov. Vo februári 1995 izraelská spoločnosť VocalTec ponúkla prvú verziu programu Internet Phone, určenú pre majiteľov multimediálnych počítačov so systémom Windows. Potom bola vytvorená súkromná sieť internetových telefónnych serverov. A stiahli si ho už tisíce ľudí Internetový program Zavolajte z domovskej stránky VocalTec a začali chatovať.

Prirodzene, iné spoločnosti veľmi rýchlo ocenili vyhliadky, ktoré ponúka schopnosť hovoriť na rôznych hemisférach a bez toho, aby za to platili medzinárodné hovory. Takéto vyhliadky nemohli zostať nepovšimnuté a už v roku 1995 prišla na trh záplava produktov určených na prenos hlasu cez sieť.

Dnes existuje niekoľko štandardizovaných spôsobov prenosu informácií, ktoré sú na trhu digitálnych telefónnych služieb najrozšírenejšie: sú to ISDN, VoIP, DECT, GSM a niektoré ďalšie. Pokúsme sa stručne povedať o vlastnostiach každého z nich.

Čo je teda ISDN?

Skratka ISDN znamená Integrated Services Digital Network – digitálnu sieť s integráciou služieb. Ide o modernú generáciu celosvetovej telefónnej siete, ktorá má schopnosť prenášať akýkoľvek typ informácií, vrátane rýchleho a správneho prenosu dát (vrátane hlasu) Vysoká kvalita od užívateľa k užívateľovi.

Hlavná výhoda ISDN siete spočíva v tom, že na jeden koniec siete môžete pripojiť niekoľko digitálnych alebo analógových zariadení (telefón, modem, fax atď.) a každé môže mať svoje vlastné číslo pevnej linky.

Bežný telefón je pripojený k telefónnej ústredni pomocou dvojice vodičov. V tomto prípade je možné vykonať iba jeden na pár. telefonický rozhovor. Zároveň je v slúchadle počuť šum, rušenie, rádio a cudzie hlasy - nevýhody analógových telefonickú komunikáciu, ktorá „zbiera“ všetky prekážky, ktoré jej stoja v ceste. Pri použití ISDN je pre účastníka nainštalované ukončenie siete a zvuk, konvertovaný špeciálnym dekodérom do digitálneho formátu, sa prenáša cez špeciálne určený (aj úplne digitálny) kanál k prijímajúcemu účastníkovi, pričom je zabezpečená maximálna počuteľnosť bez rušenia. a skreslenie.

Základom ISDN je sieť vybudovaná na báze digitálnych telefónnych kanálov (poskytujúca aj možnosť paketovo prepínaného prenosu dát) s rýchlosťou prenosu dát 64 kbit/s. Služby ISDN sú založené na dvoch štandardoch:

Základný prístup (Basic Rate Interface (BRI)) - dva B-kanály 64 kbit/s a jeden D-kanál 16 kbit/s

Primárny prístup (Primary Rate Interface (PRI)) – 30 B-kanálov 64 kbps a jeden D-kanál 64 kbps

Šírka pásma BRI je zvyčajne 144 Kbps. Pri práci s PRI je plne využitá celá digitálna komunikačná chrbtica (DS1), čo má za následok priepustnosť 2 Mbit/s. Vysoká rýchlosť, ktorú ponúka ISDN, ho robí ideálnym pre širokú škálu moderných komunikačných služieb, vrátane vysokorýchlostného prenosu dát, zdieľania obrazovky, videokonferencií, prenosu veľkých súborov pre multimédiá, stolného videotelefonovania a prístupu na internet.

Presne povedané, technológia ISDN nie je nič iné ako jedna z odrôd „počítačovej telefónie“, alebo, ako sa tiež nazýva CTI telefónia (Computer Telephony Integration).

Jedným z dôvodov vzniku CTI riešení bol vznik požiadaviek na poskytovanie doplnkových telefónnych služieb zamestnancom spoločnosti, ktoré buď neboli podporované existujúcou firemnou telefónnou ústredňou, alebo náklady na nákup a implementáciu riešenia od výrobcu tejto ústredne. nebolo porovnateľné s dosiahnutým pohodlím.

Prvými znakmi aplikácií služieb CTI boli systémy elektronických sekretárok (autoattended) a automatických interaktívnych hlasových pozdravov (menu), firemná hlasová pošta, záznamníky a systémy na nahrávanie konverzácií. Pre pridanie služby konkrétnej aplikácie CTI bol počítač pripojený k existujúcej telefónnej ústredni spoločnosti. Bola v ňom nainštalovaná špecializovaná doska (najskôr na zbernici ISA, potom na PCI zbernica), ktorá sa pripájala k telefónnej ústredni cez štandardné telefónne rozhranie. softvér počítač beží pod konkrétnym operačný systém(MS Windows, Linux alebo Unix), interagoval s telefónnou ústredňou cez programové rozhranie (API) špecializovanej dosky a tým zabezpečil implementáciu doplnkovej služby firemné telefonovanie. Takmer súčasne s tým bol vyvinutý štandard softvérové rozhranie pre integráciu počítačovej telefónie – TAPI (Telephony API)

Pri tradičných telefónnych systémoch prebieha integrácia CTI nasledovne: k telefónnej ústredni je pripojená nejaká špecializovaná počítačová doska, ktorá prenáša (prekladá) telefónne signály, stav telefónnej linky a jej zmeny do „softvérovej“ formy: správy, udalosti , premenné, konštanty. Telefónny komponent sa prenáša cez telefónnu sieť a softvérový komponent sa prenáša cez dátovú sieť alebo IP sieť.

Ako vyzerá proces integrácie v IP telefónii?

V prvom rade si treba uvedomiť, že s príchodom IP telefónie sa zmenilo aj samotné vnímanie telefónnej ústredne (Private Branch eXchange - PBX). IP PBX nie je nič iné ako ďalšia sieťová služba IP siete a ako väčšina IP sieťových služieb funguje v súlade s princípmi technológie klient-server, t.j. predpokladá prítomnosť servisných a klientskych častí. Takže napríklad služba e-mailom v sieti IP má servisnú časť - poštový server a klientska časť - užívateľský program (napr Microsoft Outlook). Služba IP telefónie je štruktúrovaná podobne: servisná časť - server IP PBX a klientska časť - IP telefón (hardvér alebo softvér) využívajú na prenos hlasu jediné komunikačné médium - IP sieť.

Čo to dáva používateľovi?

Výhody IP telefónie sú zrejmé. Medzi nimi je bohatá funkcionalita, schopnosť výrazne zlepšiť interakciu zamestnancov a zároveň zjednodušiť údržbu systému.

Okrem toho sa IP komunikácia vyvíja otvoreným spôsobom vďaka štandardizácii protokolov a globálnej penetrácii IP. Vďaka princípu otvorenosti v systéme IP telefónie je možné poskytované služby rozširovať a integrovať s existujúcimi a plánovanými službami.

IP telefónia vám umožňuje vybudovať jednotný systém centralizovaného riadenia pre všetky podsystémy s diferencovanými prístupovými právami a prevádzkovať podsystémy v regionálnych divíziách pomocou miestnych pracovníkov.

Modularita IP komunikačného systému, jeho otvorenosť, integrácia a nezávislosť komponentov (na rozdiel od klasickej telefónie) poskytujú ďalšie možnosti pre budovanie systémov skutočne odolných voči poruchám, ako aj systémov s distribuovanou územnou štruktúrou.

Bezdrôtové systémy Komunikácia DECT:

Bezdrôtový prístupový štandard DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunications) je najpopulárnejším systémom mobilnej komunikácie V firemná sieť, najlacnejšia a najjednoduchšia možnosť inštalácie. Umožňuje vám organizovať sa bezdrôtová komunikácia na celom území podniku, čo je tak potrebné pre „mobilných“ používateľov (napríklad podniková bezpečnosť alebo vedúci dielní a oddelení).

Hlavnou výhodou DECT systémov je, že kúpou takéhoto telefónu získate mini-PBX na viacero interných čísel takmer zadarmo. Faktom je, že po zakúpení základne DECT si môžete zakúpiť ďalšie slúchadlá, z ktorých každé dostane svoje interné číslo. Z akéhokoľvek slúchadla môžete jednoducho volať na iné slúchadlá pripojené k rovnakej základni, prenášať prichádzajúce a interné hovory a dokonca vykonávať určitý druh „roamingu“ – zaregistrujte svoje slúchadlo na inej základni. Rádius príjmu tohto typu komunikácie je 50 metrov v interiéri a 300 metrov v exteriéri.

Na organizáciu mobilnej komunikácie vo verejných sieťach sa používajú siete mobilné komunikácie GSM a CDMA štandardy, ktorých územná účinnosť je prakticky neobmedzená. Toto sú štandardy druhej a tretej generácie mobilných komunikácií. v čom sú rozdiely?

Každú minútu z ktorejkoľvek základňovej stanice celulárnej siete niekoľko telefónov umiestnených v jeho blízkosti sa pokúša spojiť naraz. Stanice preto musia poskytovať „viacnásobný prístup“, teda súčasnú prevádzku viacerých telefónov bez vzájomného rušenia.

V bunkových systémoch prvej generácie (štandardy NMT, AMPS, N-AMPS atď.) je viacnásobný prístup realizovaný frekvenčnou metódou - FDMA (Frequency Division Multiple Access): základňová stanica má niekoľko prijímačov a vysielačov, z ktorých každý pracuje na svoju vlastnú frekvenciu a rádiotelefón sa naladí na akúkoľvek frekvenciu používanú v celulárnom systéme. Po kontaktovaní základňovej stanice na špeciálnom servisnom kanáli telefón dostane informáciu o tom, ktoré frekvencie môže obsadiť a naladí sa na ne. Nelíši sa to od spôsobu naladenia konkrétnej rádiovej vlny.

Avšak počet kanálov, ktoré môžu byť pridelené na základňovej stanici, nie je príliš veľký, najmä preto, že susediace stanice celulárnej siete musia mať rôzne sady frekvencií, aby nedochádzalo k vzájomnému rušeniu. Väčšina mobilných sietí druhej generácie začala používať časovo-frekvenčnú metódu delenia kanálov - TDMA (Time Division Multiple Access). V takýchto systémoch (a to sú siete štandardov GSM, D-AMPS atď.) sa používajú aj rôzne frekvencie, ale každý takýto kanál je telefónu pridelený nie na celú dobu komunikácie, ale len na krátke časové úseky. Zvyšné rovnaké intervaly striedavo využívajú iné telefóny. Užitočné informácie v takýchto systémoch (vrátane rečových signálov) sa prenášajú v „stlačenej“ forme a v digitálnej forme.

Zdieľanie každého frekvenčného kanála s niekoľkými telefónmi umožňuje poskytovať službu väčšiemu počtu účastníkov, ale stále nie je dostatok frekvencií. Technológia CDMA, postavená na princípe kódového delenia signálov, dokázala túto situáciu výrazne zlepšiť.

Podstatou metódy kódového delenia používanej v CDMA je, že všetky telefóny a základňové stanice súčasne využívajú rovnaký (a zároveň celý) frekvenčný rozsah pridelený pre celulárnu sieť. Aby bolo možné tieto širokopásmové signály od seba odlíšiť, každý z nich má špecifické kódové „sfarbenie“, ktoré zaisťuje, že bude odlíšiť od ostatných.

Za posledných päť rokov bola technológia CDMA testovaná, štandardizovaná, licencovaná a uvedená na trh väčšinou predajcov bezdrôtových zariadení a už sa používa na celom svete. Na rozdiel od iných spôsobov účastníckeho prístupu do siete, kde sa energia signálu sústreďuje na vybrané frekvencie alebo časové intervaly, sú signály CDMA distribuované v súvislom časovo-frekvenčnom priestore. V skutočnosti táto metóda manipuluje s frekvenciou, časom a energiou.

Vynára sa otázka: môžu systémy CDMA s takýmito schopnosťami „pokojne“ koexistovať so sieťami AMPS/D-AMPS a GSM?

Ukazuje sa, že môžu. Ruské regulačné orgány povolili prevádzku sietí CDMA v rádiovom frekvenčnom pásme 828 - 831 MHz (príjem signálu) a 873-876 MHz (prenos signálu), kde sa nachádzajú dva rádiové kanály CDMA so šírkou 1,23 MHz. Na druhej strane štandard GSM v Rusku má pridelené frekvencie nad 900 MHz, takže prevádzkové rozsahy sietí CDMA a GSM sa nijako neprekrývajú.

Čo chcem povedať na záver:

Ako ukazuje prax, moderní používatelia čoraz viac inklinujú k širokopásmovým službám (videokonferencie, vysokorýchlostný prenos dát) a čoraz viac uprednostňujú mobilný terminál bežné drôtové. Ak zoberieme do úvahy aj fakt, že počet takýchto záujemcov vo veľkých firmách môže pokojne presiahnuť tisícku, dostaneme súbor požiadaviek, ktoré dokáže uspokojiť len výkonná moderná digitálna ústredňa (PBX).

Trh dnes ponúka množstvo riešení od rôznych výrobcov, ktoré disponujú schopnosťami ako tradičných pobočkových ústrední, prepínačov či routerov pre dátové siete (vrátane ISDN a VoIP technológií), tak aj vlastnosťami bezdrôtových základňových staníc.

Digitálne pobočkové ústredne dnes vo väčšej miere ako iné systémy spĺňajú špecifikované kritériá: majú možnosti prepínania širokopásmových kanálov, prepínania paketov a sú jednoducho integrované s počítačové systémy(CTI) a umožňujú organizáciu bezdrôtových mikrobuniek v rámci korporácií (DECT).

Ktorý z nasledujúcich typov komunikácie je lepší? Rozhodnite sa sami.

Takmer všetky elektrické signály, ktoré zobrazujú skutočné správy, obsahujú nekonečné spektrum frekvencií. Pre neskreslený prenos takýchto signálov by bol potrebný kanál s nekonečnou šírkou pásma. Na druhej strane strata aspoň jednej zložky spektra počas príjmu vedie k skresleniu časového tvaru signálu. Preto je úlohou prenášať signál v obmedzenej šírke pásma kanála tak, aby skreslenie signálu vyhovovalo požiadavkám a kvalite prenosu informácií. Frekvenčné pásmo je teda obmedzené (na základe technických a ekonomických úvah a požiadaviek na kvalitu prenosu) signálové spektrum.

Šírka frekvenčného pásma ΔF je určená rozdielom medzi hornou FB a dolnou FH frekvenciou v spektre správ, berúc do úvahy jeho obmedzenia. Takže pre periodickú sekvenciu pravouhlých impulzov možno šírku pásma signálu približne nájsť z výrazu:

kde tn je trvanie impulzu.

Primárny telefónny signál ( hlasová správa), nazývaný aj účastník, je nestacionárny náhodný proces s frekvenčným pásmom od 80 do 12 000 Hz. Zrozumiteľnosť reči určujú formanty (zosilnené oblasti frekvenčného spektra), z ktorých väčšina sa nachádza v pásme 300 ... 3400 Hz. Preto bolo na odporúčanie Medzinárodného poradného výboru pre telefóniu a telegrafiu (ICITT) pre telefonický prenos prijaté efektívne prenášané frekvenčné pásmo 300 ... 3400 Hz. Tento signál sa nazýva signál frekvencie hlasu (VF). Zároveň je kvalita prenášaných signálov pomerne vysoká - zrozumiteľnosť slabík je asi 90% a zrozumiteľnosť fráz je 99%.

Zvukové vysielacie signály. Zdrojmi zvuku pri vysielaní vysielaných programov sú hudobné nástroje alebo ľudský hlas. Rozsah zvukový signál zaberá frekvenčné pásmo 20...20000 Hz.

Pre dostatočne vysokú kvalitu (vysielané kanály prvej triedy) by frekvenčné pásmo ∆FC malo byť 50...10000 Hz, pre bezchybnú reprodukciu vysielaných programov (kanály najvyššej triedy) - 30...15000 Hz, druhá trieda - 100... 6800 Hz.

V televíznom vysielaní je použitý spôsob striedavo konvertovať každý prvok obrazu na elektrický signál a potom tento signál prenášať cez jeden komunikačný kanál. Na realizáciu tohto princípu sa na vysielacej strane používajú špeciálne katódové trubice, ktoré premieňajú optický obraz prenášaného objektu na elektrický videosignál rozložený v čase.

Obrázok 2.2.1 - Konštrukcia vysielacej trubice

Ako príklad je na obrázku 2.2.1 znázornená zjednodušená verzia jednej z možností vysielacej trubice. Vo vnútri sklenenej banky, ktorá je pod vysokým vákuom, sa nachádza priesvitná fotokatóda (cieľ) a elektronický reflektor (EP). Na vonkajšej strane hrdla rúrky je umiestnený vychyľovací systém (OS). Reflektor generuje tenký elektrónový lúč, ktorý je pod vplyvom urýchľujúceho poľa nasmerovaný na cieľ. Pomocou vychyľovacieho systému sa lúč pohybuje zľava doprava (po čiarach) a zhora nadol (pozdĺž rámu), pričom prebieha okolo celej plochy terča. Súbor všetkých (N) riadkov sa nazýva raster. Obraz sa premieta na terč trubice potiahnutý fotocitlivou vrstvou. V dôsledku toho získava každý elementárny úsek cieľa nabíjačka. Vytvára sa takzvaný potenciálny reliéf. Zdá sa, že elektrónový lúč, ktorý interaguje s každou časťou (bodom) potenciálneho reliéfu, vymaže (neutralizuje) jeho potenciál. Prúd, ktorý preteká cez odpor záťaže Rн, bude závisieť od osvetlenia cieľovej oblasti, kam dopadá elektrónový lúč, a pri záťaži sa uvoľní video signál Uc (obrázok 2.2.2). Napätie video signálu sa bude meniť od úrovne „čiernej“, ktorá zodpovedá najtmavším oblastiam prenášaného obrazu, po úroveň „bielej“, ktorá zodpovedá najsvetlejším oblastiam obrazu.

Ďalšie články k téme

Vypracovanie návrhu na spojenie počítačových sietí vysokých škôl do intranetu
Otázka, aké výhody prináša používanie sietí, prirodzene vyvoláva ďalšie otázky: v akých prípadoch ide o nasadenie počítačové siete Je lepšie používať samostatné počítače alebo systémy s viacerými strojmi? Ako...

Vývoj pohonnej jednotky spektrálneho filtra
Cieľom mojej práce je vyvinúť pohonnú jednotku spektrálneho filtra. Hlavnou funkciou tohto zariadenia je inštalácia požadovaného filtra do filmového kanála. Vyvíjaná jednotka bude použitá v optickej testovacej stolici...

2.1.1. Analógové telefónne siete

Analógové telefónne siete označujú rozsiahle siete s prepájaním okruhov, ktoré boli vytvorené na poskytovanie verejných telefónnych služieb verejnosti. Analógové telefónne siete sú zamerané na spojenie, ktoré sa vytvorí pred začiatkom konverzácie (prenosu hlasu) medzi účastníkmi. Telefónna sieť sa vytvára (spína) pomocou automatických prepínačov telefónnych ústrední.

Telefónne siete pozostávajú z:

automatické telefónne ústredne (ATS);
telefónne prístroje;
diaľkové komunikačné linky (komunikačné linky medzi automatickými telefónnymi ústredňami);
účastnícke linky (linky spájajúce telefónne prístroje s PBX).

Účastník má vyhradenú linku, ktorá spája jeho telefónny prístroj s PBX. Predplatitelia postupne využívajú kmeňové komunikačné linky.

Analógové telefónne siete sa používajú aj na prenos dát ako:

prístupové siete k paketovo prepájaným sieťam, napríklad internetové pripojenia (používajú sa vytáčané aj prenajaté telefónne linky);
zväzky paketových sietí (používajú sa hlavne vyhradené telefónne linky).

Analógová telefónna sieť s prepínaním okruhov poskytuje služby pre paketovú sieť fyzickej úrovni, ktorý je po prepnutí fyzickým kanálom point-to-point.

Bežná telefónna sieť resp hrnce(Plain Old Telephone Service - stará „plochá“ telefónna služba) zabezpečuje prenos hlasového signálu medzi účastníkmi s frekvenčným rozsahom do 3,1 kHz, čo je úplne postačujúce pre bežnú konverzáciu. Na komunikáciu s účastníkmi sa používa dvojvodičová linka, cez ktorú sa signály oboch účastníkov počas rozhovoru šíria súčasne v opačných smeroch.

Telefónna sieť pozostáva z mnohých staníc, ktoré majú medzi sebou hierarchické spojenia. Prepínače týchto staníc dláždia cestu medzi telefónnymi ústredňami volajúceho a volaného účastníka pod kontrolou informácií poskytovaných signalizačným systémom. Kmeňové komunikačné linky medzi telefónnymi ústredňami musia poskytovať možnosť súčasného prenosu veľkého množstva informácií (podporovať veľké množstvo spojení).

Je nepraktické prideľovať samostatnú hlavnú linku pre každé spojenie a pre efektívnejšie využitie fyzických liniek sa používa nasledovné:

metóda multiplexovania s frekvenčným delením;
digitálne kanály a multiplexovanie digitálnych tokov od viacerých predplatiteľov.

Metóda frekvenčného multiplexovania (FDM).

V tomto prípade jeden kábel prenáša viacero kanálov, v ktorých nízkofrekvenčný hlasový signál moduluje signál vysokofrekvenčného oscilátora. Každý kanál má svoj vlastný oscilátor a frekvencie týchto oscilátorov sú od seba dostatočne oddelené na prenos signálov v šírke pásma až 3,1 kHz s normálnou úrovňou vzájomného oddelenia.

Aplikácia digitálnych kanálov pre diaľkové prenosy

Za týmto účelom je analógový signál z účastníckej linky v telefónnej ústredni digitalizovaný a následne digitálne doručený do telefónnej ústredne príjemcu. Tam je konvertovaný späť a prenášaný na analógovú účastnícku linku.

Pre zabezpečenie obojsmernej komunikácie v telefónnej ústredni je na každom konci účastníckej linky dvojica prevodníkov - ADC (analógovo-digitálny) a DAC (digitálno-analógový). Pre hlasovú komunikáciu so štandardnou šírkou pásma (3,1 kHz) je kvantizačná frekvencia 8 kHz. Prijateľný dynamický rozsah (pomer maximálneho signálu k minimu) je zabezpečený 8-bitovou konverziou.

Celkovo sa ukazuje, že každý telefónny kanál vyžaduje rýchlosť prenosu dát 64 kbit/s (8 bitov x 8 kHz).

Prenos signálu je často obmedzený na 7-bitové vzorky a na signalizačné účely sa používa ôsmy bit (LSB). V tomto prípade sa čistý hlasový tok zníži na 56 kbit/s.

Na efektívne využitie diaľkových liniek sú digitálne toky od viacerých účastníkov v telefónnych ústredniach multiplexované do kanálov rôznych kapacít, ktoré navzájom spájajú telefónne ústredne. Na druhom konci kanála sa vykonáva demultiplexovanie - oddelenie požadovaného toku od kanála.

Multiplexovanie a demultiplexovanie sa samozrejme vykonáva na oboch koncoch súčasne, pretože telefonická komunikácia je obojsmerná. Multiplexovanie sa vykonáva pomocou časového delenia (TDM – Time Division Multiplexing).

V chrbticovom kanáli sú informácie organizované ako súvislá sekvencia rámcov. Každý účastnícky kanál v každom rámci je pridelený časový interval, počas ktorého sa prenášajú dáta z tohto kanála.

V moderných analógových telefónnych linkách sa teda analógové signály prenášajú cez účastnícku linku a digitálne signály sa prenášajú cez diaľkové linky.

Modemy pre vytáčané analógové telefónne linky

Verejné telefónne siete umožňujú okrem prenosu hlasu aj prenos digitálnych dát pomocou modemov.

Modem (modulátor-demodulátor) sa používa na prenos údajov na veľké vzdialenosti pomocou vyhradených a vytáčaných telefónnych liniek.

Modulátor prevádza binárne informácie prichádzajúce z počítača na analógové signály s frekvenčnou alebo fázovou moduláciou, ktorých spektrum zodpovedá šírke pásma bežných hlasových telefónnych liniek. Demodulátor extrahuje zakódovanú binárnu informáciu z tohto signálu a odošle ju do prijímacieho počítača.

Faxmodem (faxmodem) vám umožňuje odosielať a prijímať faxové obrázky kompatibilné s bežnými faxovými prístrojmi.

Modemy pre vyhradené telefónne linky

Prenajaté fyzické linky majú oveľa väčšiu šírku pásma ako komutované linky. Vyrábajú sa pre ne špeciálne modemy zabezpečujúce prenos dát rýchlosťou až 2048 kbit/s a na značné vzdialenosti.

technológie xDSL

Technológie xDSL sú založené na konverzii účastníckej linky bežnej telefónnej siete z analógovej na digitálnu xDSL (Digital Subscriber Line). Podstatou tejto technológie je, že rozdeľovacie filtre sú inštalované na oboch koncoch účastníckej linky - pri telefónnej ústredni aj u účastníka.

Nízkofrekvenčná (do 3,5 kHz) zložka signálu sa privádza do klasického telefónneho zariadenia (port PBX a telefónny prístroj u účastníka) a vysokofrekvenčná (nad 4 kHz) sa využíva na prenos dát pomocou xDSL modemov.

Technológie xDSL umožňujú súčasne využívať rovnakú telefónnu linku na prenos dát aj hlasu (telefónne rozhovory), čo nie je možné pri bežných vytáčaných modemoch.

Zabezpečenie prenosu elektrických komunikačných signálov v efektívne prenášanom frekvenčnom pásme (ETF) 0,3 - 3,4 kHz. V telefonovaní a komunikáciách sa často používa skratka KTC. Zvukový kanál je jednotka merania kapacity (hustoty) analógových prenosových systémov (napr. K-24, K-60, K-120). Zároveň pre digitálnych systémov prenos (napríklad PCM-30, PCM-480, PCM-1920) jednotkou merania kapacity je hlavný digitálny kanál.

Efektívne prenášané frekvenčné pásmo- frekvenčné pásmo, ktorého zvyškový útlm pri extrémnych frekvenciách sa líši od zvyškového útlmu pri frekvencii 800 Hz najviac o 1 Np pri maximálnom komunikačnom rozsahu charakteristickom pre daný systém.

Šírka EPCH určuje kvalitu telefónneho prenosu a možnosť použitia telefónneho kanála na prenos iných typov komunikácie. V súlade s medzinárodným štandardom pre telefónne kanály viackanálových zariadení je frekvenčný rozsah nastavený od 300 do 3400 Hz. Pri takomto pásme je zabezpečená vysoká miera zrozumiteľnosti reči, jej zvuk je dobre prirodzený a vytvárajú sa veľké možnosti pre sekundárne multiplexovanie telefónnych kanálov.

Encyklopedický YouTube

1 / 3

✪ Teória: rádiové vlny, modulácia a spektrum.

✪ Zvukový generátor DIY Nástroj pre elektrikárov. Schéma generátor zvuku

✪ Digitálny signál

titulky

Prevádzkové režimy kanála PM

Účel režimov

2 PR. OK - pre otvorenú telefonickú komunikáciu pri absencii tranzitných extenderov na telefónnom prepínači;
2 PR. TR - pre dočasné tranzitné spojenia otvorených telefónnych kanálov, ako aj pre terminálovú komunikáciu, ak sú na telefónnom prepínači tranzitné predlžovače;
4 PR OK - pre použitie v sieťach viackanálového hlasovo-frekvenčného telegrafu, uzavretej telefónnej komunikácii, prenose dát a pod., ako aj pre tranzitné spojenia s veľkými dĺžkami spojovacích vedení;
4 PR TR - pre dlhodobé tranzitné spojenia.

Šírka frekvenčného pásma ΔF je určená rozdielom medzi hornou F B a dolnou F H frekvenciou v spektre správ, berúc do úvahy jeho obmedzenia. Takže pre periodickú sekvenciu pravouhlých impulzov možno šírku pásma signálu približne nájsť z výrazu:

kde t n je trvanie impulzu.

1.Primárny telefónny signál (hlasová správa), nazývaná aj účastník, je nestacionárny náhodný proces s frekvenčným pásmom od 80 do 12 000 Hz. Zrozumiteľnosť reči určujú formanty (zosilnené oblasti frekvenčného spektra), z ktorých väčšina sa nachádza v pásme 300 ... 3400 Hz. Preto bolo na odporúčanie Medzinárodného poradného výboru pre telefóniu a telegrafiu (ICITT) pre telefonický prenos prijaté efektívne prenášané frekvenčné pásmo 300 ... 3400 Hz. Tento signál sa nazýva signál frekvencie hlasu (VF). Zároveň je kvalita prenášaných signálov pomerne vysoká - zrozumiteľnosť slabík je asi 90% a zrozumiteľnosť fráz je 99%.

2.Vysielanie zvukových signálov . Zdrojmi zvuku pri vysielaní vysielaných programov sú hudobné nástroje alebo ľudský hlas. Spektrum zvukového signálu zaberá frekvenčné pásmo 20...20000 Hz.

Pre dostatočne vysokú kvalitu (vysielané kanály prvej triedy) by frekvenčné pásmo ∆F C malo byť 50...10000 Hz, pre bezchybnú reprodukciu vysielaných programov (kanály najvyššej triedy) - 30...15000 Hz, druhá trieda - 100... 6800 Hz.

3. Vo vysielaní televízie bol prijatý spôsob na sekvenčnú konverziu každého obrazového prvku na elektrický signál a potom prenos tohto signálu cez jeden komunikačný kanál. Na realizáciu tohto princípu sa na vysielacej strane používajú špeciálne katódové trubice, ktoré premieňajú optický obraz prenášaného objektu na elektrický videosignál rozložený v čase.

Obrázok 2.6 – Konštrukcia vysielacej trubice

Ako príklad je na obrázku 2.6 znázornená zjednodušená verzia jednej z možností vysielacej trubice. Vo vnútri sklenenej banky, ktorá je pod vysokým vákuom, sa nachádza priesvitná fotokatóda (cieľ) a elektronický reflektor (EP). Na vonkajšej strane hrdla rúrky je umiestnený vychyľovací systém (OS). Reflektor generuje tenký elektrónový lúč, ktorý je pod vplyvom urýchľujúceho poľa nasmerovaný na cieľ. Pomocou vychyľovacieho systému sa lúč pohybuje zľava doprava (po čiarach) a zhora nadol (pozdĺž rámu), pričom prebieha okolo celej plochy terča. Súbor všetkých (N) riadkov sa nazýva raster. Obraz sa premieta na terč trubice potiahnutý fotocitlivou vrstvou. Výsledkom je, že každá elementárna časť terča získava elektrický náboj. Vytvára sa takzvaný potenciálny reliéf. Zdá sa, že elektrónový lúč, ktorý interaguje s každou časťou (bodom) potenciálneho reliéfu, vymaže (neutralizuje) jeho potenciál. Prúd, ktorý preteká odporom záťaže Rn, bude závisieť od osvetlenia cieľovej oblasti, na ktorú elektrónový lúč dopadne, a pri záťaži sa uvoľní video signál Uc (obrázok 2.7). Napätie video signálu sa bude meniť od úrovne „čiernej“, ktorá zodpovedá najtmavším oblastiam prenášaného obrazu, po úroveň „bielej“, ktorá zodpovedá najsvetlejším oblastiam obrazu.

Obrázok 2.7 – Tvar televízneho signálu v časovom intervale, kde nie sú žiadne rámcové impulzy.

Ak úroveň „bielej“ zodpovedá minimálnej hodnote signálu a úroveň „čierna“ zodpovedá maximu, potom bude video signál záporný (záporná polarita). Charakter videosignálu závisí od konštrukcie a princípu činnosti vysielacej elektrónky.

Televízny signál je pulzný unipolárny (keďže je funkciou jasu, ktorý nemôže byť multipolárny) signál. Má zložitý tvar a môže byť reprezentovaný ako súčet konštantných a harmonických zložiek kmitov rôznych frekvencií.
Úroveň jednosmernej zložky charakterizuje priemerný jas prenášaného obrazu. Pri prenose pohyblivého obrazu sa hodnota konštantnej zložky bude plynule meniť v súlade s osvetlením. Tieto zmeny sa dejú veľmi rýchlo nízke frekvencie(0-3 Hz). Pomocou nižších frekvencií spektra video signálu sa reprodukujú veľké detaily obrazu.

Televízia, ako aj svetelné kino, sa stali možnými vďaka zotrvačnosti videnia. Nervové zakončenia sietnice sú ešte nejaký čas po ukončení svetelného podnetu vzrušené. Pri snímkovej frekvencii Fk ≥ 50 Hz oko nezaznamená prerušované zmeny obrazu. V televízii sa čas na prečítanie všetkých N riadkov (čas snímky - Tk) volí rovný Tk = s. Na zníženie blikania obrazu sa používa prekladané skenovanie. Najprv sa v polovičnom čase, ktorý sa rovná T p/c = s, prečítajú všetky nepárne riadky jeden po druhom a potom sa súčasne prečítajú všetky párne riadky. Frekvenčné spektrum video signálu sa získa pri prenose obrazu, ktorý je kombináciou svetlej a tmavej polovice rastra (obrázok 2.8). Signál predstavuje impulzy tvaru blízke obdĺžnikovému. Minimálna frekvencia tohto signálu pri prekladanom skenovaní je frekvencia polí, t.j.

Obrázok 2.8 – Určenie minimálnej frekvencie spektra televízneho signálu

Pomocou vysokých frekvencií sa prenášajú najjemnejšie detaily obrazu. Takýto obraz môže byť reprezentovaný vo forme malých čiernych a bielych štvorcov striedajúcich sa v jase so stranami rovnými priemeru lúča (obrázok 2.9, a), umiestnených pozdĺž čiary. Takýto obrázok bude obsahovať maximálny počet prvkov obrázka.

Obrázok 2.9 – Určenie maximálnej frekvencie video signálu

Norma počíta s rozkladom obrazu v rámci na N = 625 riadkov. Čas na nakreslenie jednej čiary (obr. 2.9, b) sa bude rovnať . Signál, ktorý sa mení pozdĺž čiary, sa získa, keď sa striedajú čierne a biele štvorce. Minimálna perióda signálu sa bude rovnať času, ktorý je potrebný na prečítanie dvojice štvorcov:

kde n párov je počet dvojíc štvorcov v riadku.

Počet štvorcov (n) v riadku sa bude rovnať:

kde je formát rámca (pozri obrázok 2.2.4, a),

b – šírka, h – výška rámového poľa.

Potom ; (2.10)

Predpokladá sa, že formát rámca je k=4/3. Potom sa horná frekvencia signálu Fin bude rovnať:

Pri prenose 25 snímok za sekundu po 625 riadkoch je nominálna frekvencia linky (riadková frekvencia) 15,625 kHz. Horná frekvencia televízneho signálu bude 6,5 MHz.

Podľa u nás prijatej normy je napätie kompletného videosignálu U TV, pozostávajúceho zo synchronizačných impulzov U C, jasového signálu a tlmiacich impulzov U P, U TV = U P + U C = 1V. V tomto prípade U C = 0,3 U TV a U P = 0,7 U TV. Ako je možné vidieť na obrázku 2.10, signál soundtrack sa nachádza vyššie v spektre (fn 3V = 8 MHz) videosignálu. Typicky sa video signál prenáša pomocou amplitúdovej modulácie (AM) a audio signál pomocou frekvenčnej modulácie (FM).

Niekedy, aby sa ušetrila šírka pásma kanála, je horná frekvencia video signálu obmedzená na hodnotu Fv = 6,0 MHz a zvukový nosič sa prenáša s frekvenciou f÷ = 6,5 MHz.

Obrázok 2.10 – Umiestnenie spektier obrazových a zvukových signálov v televíznom rozhlasovom kanáli.

Workshop (podobné úlohy sú súčasťou skúšok)

Úloha č.1: Nájdite frekvenciu opakovania impulzov prenášaného signálu a šírku pásma signálu, ak je na TV obrazovke 5 párov striedajúcich sa čiernobielych vertikálnych pruhov.

Úloha č.2: Nájdite frekvenciu opakovania impulzov prenášaného signálu a šírku pásma signálu, ak je na TV obrazovke 10 párov striedajúcich sa čiernobielych vodorovných pruhov.

Pri riešení úlohy č.1 je potrebné použiť známu dobu trvania jedného riadku štandardného TV signálu. Počas tejto doby dôjde k zmene 5 impulzov zodpovedajúcich úrovni čiernej a 5 impulzov zodpovedajúcich úrovni bielej (ich trvanie si môžete vypočítať). Týmto spôsobom je možné určiť frekvenciu impulzov a šírku pásma signálu.

Pri riešení úlohy č.2 vychádzajte z celkového počtu riadkov v rámčeku, určte, koľko riadkov je v jednom vodorovnom pruhu, majte na pamäti, že skenovanie sa vykonáva prekladané. Týmto spôsobom určíte trvanie impulzu zodpovedajúceho čiernej alebo bielej úrovni. Pokračujte ako v úlohe č.1

Pri príprave záverečnej práce, pre pohodlie, použite grafický obrázok signály a spektrá.

4. Faxové signály. Faxová (fototelegrafická) komunikácia je prenos statických obrázkov (kresieb, kresieb, fotografií, textov, novinových pásov atď.). Zariadenie na konverziu faxových správ (obrázkov) premieňa svetelný tok odrazený od obrázka na elektrický signál (obrázok 2.2.6)

Obrázok 2.11 - Funkčná schéma faxovej komunikácie

kde 1 je faxový komunikačný kanál; 2 – pohonné, synchronizačné a fázovacie zariadenia; 3 – prenosový bubon, na ktorom je umiestnený originál prenášaného obrazu na papieri; FEP – fotoelektronický prevodník odrazeného svetelného toku na elektrický signál; OS – optický systém na vytváranie svetelného lúča.

Pri vysielaní prvkov so striedavým jasom má signál podobu sledu impulzov. Frekvencia opakovania impulzov v sekvencii sa nazýva vzorová frekvencia. Frekvencia vzoru Hz dosiahne svoju maximálnu hodnotu pri prenose obrazu, ktorého prvky a medzery, ktoré ich oddeľujú, sa rovnajú rozmerom skenovacieho lúča:

F rismax = 1/(2τ u) (2,12)

kde τ u je trvanie impulzu rovné trvaniu prenosu obrazového prvku, ktoré možno určiť pomocou parametrov skenovacieho zariadenia.

Takže ak π·D je dĺžka čiary a S je rozstup skenovania (priemer skenovacieho lúča), potom sú v čiare prvky π·D/S. Pri N otáčkach bubna s priemerom D za minútu je čas prenosu obrazového prvku meraný v sekundách:

Minimálna frekvencia obrazu (pri zmene pozdĺž čiary), Hz, bude pri skenovaní obrazu obsahujúceho čierne a biele pruhy po dĺžke čiary rovná šírke polovici dĺžky čiary. V čom

F pус min = N/60, (2,14)

Na uskutočnenie fototelegrafickej komunikácie v uspokojivej kvalite stačí prenášať frekvencie od F pic min do F pic max. Medzinárodný poradný výbor pre telegrafiu a telefóniu odporúča pre faxy N = 120, 90 a 60 ot./min.; S = 0,15 mm; D = 70 mm. Z (2.13) a (2.14) vyplýva, že pri N = 120 F ryža max = 1466 Hz; F obr. min = 2 Hz; pri N = 60 F obr max = 733 Hz; F obr. min = 1 Hz; Dynamický rozsah faxového signálu je 25 dB.

Telegrafné a dátové signály. Správy a signály telegrafie a prenosu dát sú diskrétne.

Zariadenia na konverziu telegrafných správ a údajov predstavujú každý znak správy (písmeno, číslo) vo forme určitej kombinácie impulzov a prestávok s rovnakou dĺžkou trvania. Impulz zodpovedá prítomnosti prúdu na výstupe prevodníka, pauza zodpovedá neprítomnosti prúdu.

Na prenos dát sa používajú zložitejšie kódy, ktoré umožňujú odhaliť a opraviť chyby v prijatej kombinácii impulzov, ktoré vznikajú rušením.

Zariadenia na konverziu telegrafných signálov a prenos údajov na správy využívajú prijaté kombinácie impulzov a prestávok na obnovenie znakov správ v súlade s tabuľkou kódov a ich výstup na tlačové zariadenie alebo obrazovku.

Čím kratšie je trvanie impulzov zobrazujúcich správy, tým viac sa ich prenesie za jednotku času. Prevrátená hodnota trvania impulzu sa nazýva rýchlosť telegrafovania: B = 1/τ a kde τ a je trvanie impulzu, s. Jednotka rýchlosti telegrafu sa nazývala baud. Pri trvaní impulzu τ a = 1 s je rýchlosť B = 1 Baud. Telegrafia využíva impulzy s trvaním 0,02 s, čo zodpovedá štandardnej rýchlosti telegrafie 50 baudov. Rýchlosti prenosu dát sú výrazne vyššie (200, 600, 1200 baudov a viac).

Signály telegrafie a prenosu dát majú zvyčajne formu sekvencií pravouhlých impulzov (obrázok 2.4, a).

Pri prenose binárnych signálov stačí zafixovať len znamienko impulzu pre bipolárny signál, alebo prítomnosť alebo neprítomnosť pre unipolárny signál. Impulzy môžu byť spoľahlivo detekované, ak sú prenášané pomocou šírky pásma, ktorá sa číselne rovná prenosovej rýchlosti. Pri štandardnej rýchlosti telegrafu 50 baudov bude šírka spektra telegrafného signálu 50 Hz. Pri 2400 baudoch (stredne rýchly systém prenosu dát) je šírka spektra signálu približne 2400 Hz.

5. Priemerný výkon správy P SR sa určuje spriemerovaním výsledkov meraní za dlhé časové obdobie.

Priemerný výkon, ktorý náhodný signál s(t) vyvinie cez odpor 1 Ohm:

Výkon obsiahnutý v konečnom frekvenčnom pásme medzi ω 1 a ω 2 je určený integráciou funkcie G(ω) β v rámci zodpovedajúcich limitov:

Funkcia G(ω) predstavuje spektrálnu hustotu priemerného výkonu procesu, teda výkonu obsiahnutého v infinitezimálnom frekvenčnom pásme.

Kvôli zjednodušeniu výpočtov sa výkon zvyčajne udáva v relatívnych jednotkách vyjadrených v logaritmickej forme (decibely, dB). V tomto prípade je úroveň výkonu:

Ak je referenčný výkon RE = 1 mW, potom p x sa nazýva absolútna úroveň a vyjadruje sa v dBm. Ak to vezmeme do úvahy, absolútna úroveň priemerného výkonu je:

Špičkový výkon p peak (ε %) – toto je hodnota výkonu správy, ktorú možno prekročiť počas ε % času.

Faktor výkyvu signálu je určený pomerom špičkového výkonu k priemernému výkonu správy, dB,

Z posledného výrazu, vydelením čitateľa a menovateľa RE, berúc do úvahy (2.17) a (2.19), určíme špičkový faktor ako rozdiel medzi absolútnymi úrovňami vrcholových a priemerných mocnín:

Dynamický rozsah D (ε%) sa chápe ako pomer špičkového výkonu k minimálnemu výkonu správy Pmin. Dynamický rozsah, podobne ako faktor výkyvu, sa zvyčajne odhaduje v dB:

Priemerný výkon signálu hlasovej frekvencie, meraný počas rušných hodín (BHH), s prihliadnutím na riadiace signály - vytáčanie, volanie atď. - je 32 μW, čo zodpovedá úrovni (v porovnaní s 1 mW) p av = -15 dBm

Maximálny výkon telefónny signál, ktorého pravdepodobnosť prekročenia je zanedbateľne malá sa rovná 2220 μW (čo zodpovedá úrovni +3,5 dBm); Minimálny výkon signálu, ktorý je ešte počuť na pozadí hluku, sa považuje za 220 000 pW (1 pW = 10 -12 mW), čo zodpovedá úrovni 36,5 dBm.

Priemerný výkon P CP vysielaného signálu (meraný v bode s nulovou relatívnou úrovňou) závisí od intervalu spriemerovania a rovná sa 923 μW pri priemerovaní za hodinu, 2 230 μW za minútu a 4 500 μW za sekundu. Maximálny výkon vysielaného signálu je 8000 μW.

Dynamický rozsah vysielaných signálov DC je 25...35 dB pre reč hlásateľa, 40...50 dB pre inštrumentálny súbor a až 65 dB pre symfonický orchester.

Primárne diskrétne signály sú zvyčajne vo forme pravouhlých impulzov jednosmerného alebo striedavého prúdu, zvyčajne s dvoma rozlíšenými stavmi (binárne alebo zapnuté-vypnuté).

Rýchlosť modulácie je určená počtom jednotiek (čipov) prenesených za jednotku času a meria sa v baudoch:

B = 1/τ u, (2,23)

kde τ a je trvanie elementárnej správy.

Rýchlosť prenosu informácií je určená množstvom informácií prenesených za jednotku času a meria sa v bitoch/s:

kde M je počet pozícií signálu.

V binárnych systémoch (M=2) nesie každý prvok 1 bit informácie, preto podľa (2.23) a (2.24):

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

Kontrolné otázky

1. Definujte pojmy „informácia“, „správa“, „signál“.

2. Ako určiť množstvo informácií v jednej správe?

3. Aké typy signálov existujú?

4. Ako sa líši diskrétny signál od spojitého signálu?