domov › izobraževanje › Standardni frekvenčni pas v telefoniji. Kaj je pasovna širina, spekter in stranski pas frekvenčne modulacije? Modemi za namenske telefonske linije

Standardni frekvenčni pas v telefoniji. Kaj je pasovna širina, spekter in stranski pas frekvenčne modulacije? Modemi za namenske telefonske linije

Postaje delimo na analogne in digitalne glede na vrsto preklopa. Telefonska komunikacija, ki deluje na osnovi pretvorbe govora (glasu) v analogni električni signal in njegovega prenosa po komutiranem komunikacijskem kanalu (analogna telefonija), je bila dolgo časa edini način prenosa glasovnih sporočil na daljavo. Zmožnost vzorčenja (časovno) in kvantizacije (po ravni) parametrov analognega električnega signala (amplitude, frekvence ali faze) je omogočila pretvorbo analognega signala v digitalnega (diskretnega), obdelavo s programskimi metodami in prenašati po digitalnih telekomunikacijskih omrežjih.

Za prenos analognega govornega signala med dvema naročnikoma v omrežju PSTN (javno telefonsko omrežje) je zagotovljen kanal tako imenovane standardne govorne frekvence (VoF), katerega pasovna širina je 3100 Hz. V sistemu digitalne telefonije se operacije vzorčenja (v času), kvantizacije (v ravni), kodiranja in odprave redundance (kompresije) izvajajo na analognem električnem signalu, nakar se tako ustvarjen podatkovni tok pošlje sprejemnemu naročniku in ob "prihodu" na namembni kraj je podvržen obratnim postopkom.

Govorni signal se pretvori z ustreznim protokolom, odvisno od omrežja, po katerem se prenaša. Trenutno najučinkovitejši prenos kakršnih koli diskretnih (digitalnih) signalov, vključno s tistimi, ki prenašajo govor (glas), zagotavlja digitalni električna omrežja, ki implementirajo paketne tehnologije: IP (Internet Protocol), ATM (Asynchronous Transfer Mode) ali FR (Frame Relay).

Koncept digitalnega prenosa govora naj bi nastal leta 1993 na Univerzi v Illinoisu (ZDA). Med naslednjim poletom raketoplana Endeavour aprila 1994 je NASA poslala njegovo sliko in zvok na Zemljo s pomočjo računalniški program. Prejeti signal je bil poslan na internet in vsak je lahko slišal glasove astronavtov. Februarja 1995 je izraelsko podjetje VocalTec ponudilo prvo različico programa Internet Phone, namenjenega lastnikom multimedijskih osebnih računalnikov z operacijskim sistemom Windows. Nato je bilo ustvarjeno zasebno omrežje strežnikov Internet Phone. In na tisoče ljudi jih je že preneslo internetni program Telefoniral z domače strani VocalTec in začel klepetati.

Seveda so druga podjetja zelo hitro cenila možnosti, ki jih ponuja zmožnost pogovora na različnih hemisferah in brez plačila za to. mednarodne klice. Takšni obeti niso mogli ostati neopaženi in že leta 1995 je na trg prišla poplava izdelkov za prenos govora po omrežju.

Danes obstaja več standardiziranih načinov prenosa informacij, ki so najbolj razširjeni na trgu storitev digitalne telefonije: to so ISDN, VoIP, DECT, GSM in nekateri drugi. Poskusimo na kratko spregovoriti o značilnostih vsakega od njih.

Kaj je torej ISDN?

Okrajšava ISDN pomeni Integrated Services Digital Network – digitalno omrežje z integracijo storitev. To je sodobna generacija svetovnega telefonskega omrežja, ki ima možnost prenosa vseh vrst informacij, vključno s hitrim in pravilnim prenosom podatkov (tudi govora) Visoka kvaliteta od uporabnika do uporabnika.

Glavna prednost ISDN omrežja je, da lahko na en konec omrežja povežete več digitalnih ali analognih naprav (telefon, modem, faks itd.) in vsaka ima lahko svojo stacionarno številko.

Navadni telefon je povezan s telefonsko centralo s pomočjo para vodnikov. V tem primeru se lahko izvede samo ena na par. telefonski pogovor. Hkrati je v slušalki slišati hrup, motnje, radio in tuje glasove - slabosti analognega telefonsko komunikacijo, ki “pobira” vse ovire na svoji poti. Pri uporabi ISDN se za naročnika namesti omrežni zaključek, zvok, ki ga poseben dekoder pretvori v digitalno obliko, pa se prenaša po posebej določenem (tudi popolnoma digitalnem) kanalu do sprejemnega naročnika, pri čemer je zagotovljena maksimalna slišnost brez motenj. in izkrivljanje.

Osnova ISDN je omrežje zgrajeno na osnovi digitalnih telefonskih kanalov (ki zagotavljajo tudi možnost paketnega prenosa podatkov) s hitrostjo prenosa podatkov 64 kbit/s. Storitve ISDN temeljijo na dveh standardih:

Osnovni dostop (Basic Rate Interface (BRI)) - dva B-kanala 64 kbit/s in en D-kanal 16 kbit/s

Primarni dostop (Primary Rate Interface (PRI)) - 30 B-kanalov 64 kbps in en D-kanal 64 kbps

Običajno je pasovna širina BRI 144 Kbps. Pri delu s PRI je v celoti izkoriščena celotna hrbtenica digitalnih komunikacij (DS1), kar ima za posledico prepustnost 2 Mbit/s. Zaradi visokih hitrosti, ki jih ponuja ISDN, je idealen za široko paleto sodobnih komunikacijskih storitev, vključno s hitrim prenosom podatkov, deljenjem zaslona, videokonferencami, prenosom velikih datotek za večpredstavnost, namizno video telefonijo in dostopom do interneta.

Strogo gledano, tehnologija ISDN ni nič drugega kot ena od različic "računalniške telefonije" ali, kot se imenuje tudi telefonija CTI (Computer Telephony Integration).

Eden od razlogov za nastanek CTI rešitev je bil pojav zahtev po zagotavljanju dodatnih telefonskih storitev zaposlenim v podjetju, ki jih obstoječa službena telefonska centrala bodisi ni podpirala bodisi strošek nakupa in implementacije rešitve proizvajalca te centrale. ni bilo primerljivo z doseženim udobjem.

Prvi znaki aplikacij storitev CTI so bili sistemi elektronskih tajnic (samodejno spremljani) in samodejnih interaktivnih glasovnih pozdravov (meniji), glasovna pošta podjetij, telefonski odzivniki in sistemi za snemanje pogovorov. Za dodajanje storitve določene aplikacije CTI je bil računalnik priključen na obstoječo telefonsko centralo podjetja. Vanj je bila nameščena specializirana plošča (najprej na vodilu ISA, nato na vodilo PCI), ki se je na telefonsko centralo povezal preko standardnega telefonskega vmesnika. Programska oprema računalnik, ki deluje pod posebnim operacijski sistem(MS Windows, Linux ali Unix), komunicirali s telefonsko centralo preko programskega vmesnika (API) specializirane plošče in s tem zagotovili izvajanje dodatne storitve. službena telefonija. Skoraj sočasno s tem je bil razvit standard programski vmesnik za računalniško-telefonsko integracijo – TAPI (Telephony API)

Za tradicionalne telefonske sisteme se CTI integracija izvede na naslednji način: nekateri specializirani računalniška plošča priključen na telefonsko centralo in prenaša (prevaja) telefonske signale, stanje telefonske linije in njene spremembe v “programirano” obliko: sporočila, dogodke, spremenljivke, konstante. Telefonska komponenta se prenaša preko telefonskega omrežja, programska komponenta pa preko podatkovnega omrežja ali IP omrežja.

Kako izgleda proces integracije v IP telefonijo?

Najprej je treba opozoriti, da se je s pojavom IP telefonije spremenilo tudi samo dojemanje telefonske centrale (Private Branch eXchange - PBX). IP PBX ni nič drugega kot še ena omrežna storitev IP omrežja in tako kot večina IP omrežnih storitev deluje po načelih tehnologije odjemalec-strežnik, torej predpostavlja prisotnost storitvenega in odjemalskega dela. Torej, na primer, storitev E-naslov v omrežju IP ima servisni del - poštni strežnik in odjemalski del - uporabniški program (npr Microsoft Outlook). Storitev IP telefonije je strukturirana podobno: servisni del - IP PBX strežnik in odjemalski del - IP telefon (strojna ali programska) za prenos glasu uporabljata en sam komunikacijski medij - IP omrežje.

Kaj to daje uporabniku?

Prednosti IP telefonije so očitne. Med njimi so bogata funkcionalnost, možnost občutnega izboljšanja interakcije med zaposlenimi in hkrati poenostavitev vzdrževanja sistema.

Poleg tega se IP komunikacije razvijajo na odprt način zaradi standardizacije protokolov in globalnega prodora IP. Zahvaljujoč načelu odprtosti v sistemu IP telefonije je omogočena širitev ponujenih storitev in integracija z obstoječimi in načrtovanimi storitvami.

IP telefonija omogoča izgradnjo enotnega centraliziranega sistema upravljanja za vse podsisteme z diferenciranimi pravicami dostopa in upravljanje podsistemov v regionalnih oddelkih z uporabo lokalnega osebja.

Modularnost komunikacijskega sistema IP, njegova odprtost, integracija in neodvisnost komponent (za razliko od tradicionalne telefonije) zagotavljajo dodatne možnosti za izgradnjo resnično odpornih sistemov, pa tudi sistemov s porazdeljeno teritorialno strukturo.

Brezžični sistemi DECT komunikacije:

Standard brezžičnega dostopa DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunications) je najbolj priljubljen sistem mobilne komunikacije V korporativno omrežje, najcenejša in najpreprostejša možnost za namestitev. Omogoča vam organiziranje brezžično komunikacijo na celotnem ozemlju podjetja, kar je tako potrebno za "mobilne" uporabnike (na primer varnost podjetja ali vodje delavnic in oddelkov).

Glavna prednost sistemov DECT je, da ob nakupu takega telefona skoraj brezplačno dobite mini PBX za več internih številk. Dejstvo je, da lahko za bazo DECT ob nakupu dokupite dodatne slušalke, od katerih vsaka prejme svojo interno številko. Iz katere koli slušalke lahko preprosto pokličete druge slušalke, povezane z isto bazo, prenesete dohodne in interne klice ter celo izvedete neke vrste "gostovanje" - svojo slušalko registrirate na drugi bazi. Radij sprejema te vrste komunikacije je 50 metrov v zaprtih prostorih in 300 metrov na prostem.

Za organizacijo mobilnih komunikacij v javnih omrežjih se uporabljajo omrežja celične komunikacije standarda GSM in CDMA, katerih teritorialna učinkovitost je praktično neomejena. To sta standarda druge oziroma tretje generacije mobilnih komunikacij. Kakšne so razlike?

Vsako minuto s katere koli bazne postaje mobilno omrežje več telefonov v njegovi bližini poskuša vzpostaviti stik hkrati. Zato morajo postaje zagotavljati "večkratni dostop", to je hkratno delovanje več telefonov brez medsebojnih motenj.

V celičnih sistemih prve generacije (standardi NMT, AMPS, N-AMPS itd.) se večkratni dostop izvaja s frekvenčno metodo - FDMA (Frequency Division Multiple Access): bazna postaja ima več sprejemnikov in oddajnikov, od katerih vsak deluje na svojo frekvenco, radiotelefon pa se uglasi na katero koli frekvenco, ki se uporablja v celičnem sistemu. Po vzpostavitvi stika z bazno postajo na posebnem servisnem kanalu telefon prejme navedbo, katere frekvence lahko zasede, in se jim prilagodi. To se ne razlikuje od načina uglasitve določenega radijskega valovanja.

Vendar pa število kanalov, ki jih je mogoče dodeliti bazni postaji, ni zelo veliko, zlasti ker morajo imeti sosednje postaje mobilnega omrežja različne nize frekvenc, da ne povzročajo medsebojnih motenj. Večina mobilnih omrežij druge generacije je začela uporabljati časovno-frekvenčno metodo delitve kanalov - TDMA (Time Division Multiple Access). V takih sistemih (in to so omrežja standardov GSM, D-AMPS itd.) Uporabljajo se tudi različne frekvence, vendar je vsak tak kanal dodeljen telefonu ne za celoten čas komunikacije, ampak le za kratka časovna obdobja. Preostale enake intervale izmenično uporabljajo drugi telefoni. Uporabne informacije v takih sistemih (vključno z govornimi signali) se prenašajo v "stisnjeni" obliki in v digitalni obliki.

Deljenje posameznega frekvenčnega kanala z več telefoni omogoča storitev večjemu številu naročnikov, a frekvenc je še vedno premalo. Tehnologija CDMA, zgrajena na principu kodne delitve signalov, je to stanje lahko bistveno izboljšala.

Bistvo metode kodne delitve, ki se uporablja v CDMA, je, da vsi telefoni in bazne postaje hkrati uporabljajo isto (in hkrati celotno) frekvenčno območje, dodeljeno mobilnemu omrežju. Da bi se ti širokopasovni signali razlikovali drug od drugega, ima vsak od njih posebno »barvo« kode, ki zagotavlja, da izstopa od drugih.

V zadnjih petih letih je večina proizvajalcev brezžične opreme testirala, standardizirala, licencirala in uvedla tehnologijo CDMA, ki se že uporablja po vsem svetu. Za razliko od drugih načinov naročniškega dostopa do omrežja, kjer je energija signala koncentrirana na izbranih frekvencah ali časovnih intervalih, so CDMA signali razporejeni v neprekinjenem časovno-frekvenčnem prostoru. Pravzaprav ta metoda manipulira s frekvenco, časom in energijo.

Postavlja se vprašanje: ali lahko sistemi CDMA s takšnimi zmogljivostmi »mirno« sobivajo z omrežji AMPS/D-AMPS in GSM?

Izkazalo se je, da lahko. Ruski regulatorni organi so dovolili delovanje omrežij CDMA v radiofrekvenčnem pasu 828 - 831 MHz (sprejem signala) in 873-876 MHz (prenos signala), kjer se nahajata dva radijska kanala CDMA s širino 1,23 MHz. Po drugi strani so standardu GSM v Rusiji dodeljene frekvence nad 900 MHz, tako da se območja delovanja omrežij CDMA in GSM nikakor ne prekrivajo.

Kaj želim povedati na koncu:

Kot kaže praksa, sodobni uporabniki vse bolj težijo k širokopasovnim storitvam (videokonference, hitri prenos podatkov) in vse bolj raje mobilni terminal navadno ožičeno. Če upoštevamo še dejstvo, da število takih prosilcev v velikih podjetjih zlahka preseže tisoč, dobimo nabor zahtev, ki jih lahko zadovolji le zmogljiva sodobna digitalna centrala (PBX).

Danes trg ponuja številne rešitve različnih proizvajalcev, ki imajo tako zmogljivosti klasičnih telefonskih central, stikal ali usmerjevalnikov za podatkovna omrežja (vključno s tehnologijama ISDN in VoIP) kot lastnosti brezžičnih baznih postaj.

Digitalne telefonske centrale danes v večji meri kot drugi sistemi izpolnjujejo določene kriterije: imajo zmožnosti preklapljanja širokopasovnih kanalov, paketnega preklopa in so preprosto integrirane z računalniški sistemi(CTI) in omogočajo organizacijo brezžičnih mikrocelic znotraj korporacij (DECT).

Katera od naslednjih vrst komunikacije je boljša? Odločite se sami.

Skoraj vsi električni signali, ki prikazujejo resnična sporočila, vsebujejo neskončen spekter frekvenc. Za nepopačen prenos takih signalov bi bil potreben kanal z neskončno pasovno širino. Po drugi strani pa izguba vsaj ene komponente spektra med sprejemom povzroči popačenje časovne oblike signala. Zato je naloga oddajati signal v omejeni pasovni širini kanala tako, da popačenje signala ustreza zahtevam in kakovosti prenosa informacij. Tako je frekvenčni pas omejen (na podlagi tehničnih in ekonomskih vidikov ter zahtev glede kakovosti prenosa) signalni spekter.

Frekvenčna pasovna širina ΔF je določena z razliko med zgornjo frekvenco FB in spodnjo frekvenco FH v spektru sporočila ob upoštevanju njegovih omejitev. Tako lahko za periodično zaporedje pravokotnih impulzov pasovno širino signala približno najdemo iz izraza:

kjer je tn trajanje impulza.

Primarni telefonski signal (govorno sporočilo), imenovan tudi naročniški signal, je nestacionarni naključni proces s frekvenčnim pasom od 80 do 12.000 Hz. Razumljivost govora določajo formanti (ojačana območja frekvenčnega spektra), od katerih se večina nahaja v pasu 300 ... 3400 Hz. Zato je bil na priporočilo Mednarodnega svetovalnega odbora za telefonijo in telegrafijo (ICITT) za telefonski prenos sprejet učinkovito oddani frekvenčni pas 300 ... 3400 Hz. Ta signal se imenuje signal glasovne frekvence (VF). Hkrati je kakovost oddanih signalov precej visoka - razumljivost zlogov je približno 90%, razumljivost fraz pa 99%.

Zvočni oddajni signali. Viri zvoka pri prenosu oddajnih programov so glasbila ali človeški glas. Razpon zvočni signal zavzema frekvenčni pas 20...20000 Hz.

Za dovolj visoko kakovost (oddajni kanali prvega razreda) mora biti frekvenčni pas ∆FC 50 ... 10000 Hz, za brezhibno reprodukcijo oddajnih programov (kanali najvišjega razreda) - 30 ... 15000 Hz, drugi razred - 100 ... 6800 Hz.

Pri radiodifuzni televiziji je uporabljena metoda izmenično pretvorba vsakega elementa slike v električni signal in nato prenos tega signala po enem komunikacijskem kanalu. Za izvedbo tega principa se na oddajni strani uporabljajo posebne katodne cevi, ki pretvarjajo optično sliko oddanega predmeta v električni video signal, razvit v času.

Slika 2.2.1 - Zasnova oddajne cevi

Slika 2.2.1 kot primer prikazuje poenostavljeno različico ene od možnosti oddajne cevi. V stekleni bučki, ki je pod visokim vakuumom, sta prosojna fotokatoda (tarča) in elektronski reflektor (EP). Na zunanji strani vratu cevi je nameščen odklonski sistem (OS). Reflektor ustvarja tanek elektronski žarek, ki se pod vplivom pospeševalnega polja usmeri proti cilju. S pomočjo odklonskega sistema se žarek premika od leve proti desni (vzdolž črt) in od zgoraj navzdol (vzdolž okvirja) ter teče po celotni površini tarče. Zbirka vseh (N) vrstic se imenuje raster. Slika se projicira na cevno tarčo, prevlečeno s fotoobčutljivo plastjo. Posledično pridobi vsak osnovni del tarče električni naboj. Nastane tako imenovani potencialni relief. Zdi se, da elektronski žarek v interakciji z vsakim odsekom (točko) potencialnega reliefa izbriše (nevtralizira) njegov potencial. Tok, ki teče skozi obremenitveni upor Rн, bo odvisen od osvetljenosti tarčnega območja, kamor zadene elektronski žarek, pri obremenitvi pa se sprosti video signal Uc (slika 2.2.2). Napetost video signala se bo spreminjala od "črne" ravni, ki ustreza najtemnejšim področjem prenesene slike, do "bele" ravni, ki ustreza najsvetlejšim področjem slike.

Več člankov na to temo

Izdelava predloga za združevanje računalniških omrežij univerz v intranet
Vprašanje, kakšne koristi ima uporaba omrežij, seveda sproža druga vprašanja: v katerih primerih je uvajanje računalniška omrežja Ali je bolje uporabiti samostojne računalnike ali sisteme z več stroji? kako ...

Razvoj pogonske enote spektralnega filtra
Cilj mojega dela je razviti pogonsko enoto spektralnega filtra. Glavna funkcija te naprave je namestitev potrebnega filtra v filmski kanal. Enota, ki se razvija, bo uporabljena v optični preskusni napravi ...

2.1.1. Analogna telefonska omrežja

Analogna telefonska omrežja se nanašajo na širokopodročna komutirana omrežja, ki so bila ustvarjena za zagotavljanje javnih telefonskih storitev javnosti. Analogna telefonska omrežja so osredotočena na povezavo, ki se vzpostavi pred začetkom pogovorov (govornega prenosa) med naročniki. Telefonsko omrežje je oblikovano (komutirano) s stikali avtomatske telefonske centrale.

Telefonska omrežja sestavljajo:

avtomatske telefonske centrale (ATS);
telefonski aparati;
magistralne komunikacijske linije (komunikacijske linije med avtomatskimi telefonskimi centralami);
naročniške linije (linije, ki povezujejo telefonske aparate s PBX).

Naročnik ima namensko linijo, ki povezuje njegov telefonski aparat s PBX. Stranske komunikacijske linije uporabljajo naročniki izmenično.

Analogna telefonska omrežja se uporabljajo tudi za prenos podatkov kot:

dostop do omrežij s paketno komutacijo, na primer internetne povezave (uporabljajo se tako klicne kot zakupljene telefonske linije);
tronki paketnih omrežij (uporabljajo se predvsem namenske telefonske linije).

Analogno komutirano telefonsko omrežje zagotavlja storitve za paketno omrežje fizični ravni, ki je po preklopu fizični kanal od točke do točke.

Redno telefonsko omrežje oz LONČKI(Plain Old Telephone Service - stara “flat” telefonska storitev) zagotavlja prenos govornega signala med naročniki s frekvenčnim razponom do 3,1 kHz, kar povsem zadošča za normalen pogovor. Za komunikacijo z naročniki se uporablja dvožična linija, po kateri signali obeh naročnikov med pogovorom potujejo hkrati v nasprotnih smereh.

Telefonsko omrežje je sestavljeno iz številnih postaj, ki so med seboj hierarhično povezane. Stikala teh postaj utirajo pot med telefonskimi centralami kličočega in klicanega naročnika pod nadzorom informacij, ki jih posreduje signalni sistem. Magistralne komunikacijske linije med telefonskimi centralami morajo zagotavljati možnost hkratnega prenosa velike količine informacij (podpirati veliko število povezav).

Za vsako povezavo je nepraktično dodeliti ločen magistralni vod, za učinkovitejšo uporabo fizičnih vodov pa se uporablja naslednje:

metoda frekvenčnega multipleksiranja;
digitalni kanali in multipleksiranje digitalnih tokov od več naročnikov.

Metoda frekvenčnega multipleksiranja (FDM).

V tem primeru en sam kabel prenaša več kanalov, v katerih nizkofrekvenčni govorni signal modulira visokofrekvenčni signal oscilatorja. Vsak kanal ima svoj oscilator, frekvence teh oscilatorjev pa so med seboj dovolj ločene, da prenašajo signale v pasovni širini do 3,1 kHz z normalno stopnjo medsebojnega ločevanja.

Uporaba digitalnih kanalov za trank prenose

V ta namen se analogni signal iz naročniške linije na telefonski centrali digitalizira in nato digitalno dostavi na telefonsko centralo prejemnika. Tam se pretvori nazaj in prenese na analogno naročniško linijo.

Za zagotovitev dvosmerne komunikacije na telefonski centrali ima vsak konec naročniške linije par pretvornikov - ADC (analogno-digitalni) in DAC (digitalno-analogni). Za govorno komunikacijo s standardno pasovno širino (3,1 kHz) je frekvenca kvantizacije 8 kHz. Sprejemljivo dinamično območje (razmerje med največjim in najmanjšim signalom) je zagotovljeno z 8-bitno pretvorbo.

Skupaj se izkaže, da vsak telefonski kanal zahteva hitrost prenosa podatkov 64 kbit/s (8 bitov x 8 kHz).

Pogosto je prenos signala omejen na 7-bitne vzorce, osmi (LSB) bit pa se uporablja za namene signalizacije. V tem primeru se čisti glasovni tok zmanjša na 56 kbit/s.

Za učinkovito uporabo magistralnih linij se digitalni tokovi več naročnikov na telefonskih centralah multipleksirajo v kanale različnih zmogljivosti, ki povezujejo telefonske centrale med seboj. Na drugem koncu kanala se izvede demultipleksiranje - ločitev zahtevanega toka od kanala.

Multipleksiranje in demultipleksiranje seveda poteka na obeh koncih hkrati, saj je telefonska komunikacija dvosmerna. Multipleksiranje se izvaja s časovno delitvijo (TDM – Time Division Multiplexing).

V hrbteničnem kanalu so informacije organizirane kot neprekinjeno zaporedje okvirjev. Vsak naročniški kanal v vsakem okvirju je dodeljen časovni interval, v katerem se prenašajo podatki s tega kanala.

Tako se v sodobnih analognih telefonskih linijah analogni signali prenašajo po naročniški liniji, digitalni signali pa se prenašajo po magistralnih linijah.

Modemi za klicne analogne telefonske linije

Javna telefonska omrežja poleg prenosa govora omogočajo tudi prenos digitalnih podatkov z uporabo modemov.

Modem (modulator-demodulator) se uporablja za prenos podatkov na velike razdalje z uporabo namenskih in komutiranih telefonske linije.

Modulator pretvori binarne informacije, ki prihajajo iz računalnika, v analogne signale s frekvenčno ali fazno modulacijo, katerih spekter ustreza pasovni širini običajnih glasovnih telefonskih linij. Demodulator izvleče kodirano binarno informacijo iz tega signala in jo prenese na sprejemni računalnik.

Faks modem (fax-modem) vam omogoča pošiljanje in prejemanje faks slik, združljiv z običajnimi faksi napravami.

Modemi za namenske telefonske linije

Zakupljene fizične linije imajo veliko večjo pasovno širino kot komutirane linije. Zanje so izdelani posebni modemi, ki zagotavljajo prenos podatkov s hitrostjo do 2048 kbit/s in na velike razdalje.

tehnologije xDSL

Tehnologije xDSL temeljijo na pretvorbi naročniške linije navadnega telefonskega omrežja iz analogne v digitalno xDSL (Digital Subscriber Line). Bistvo te tehnologije je v tem, da so razdelilni filtri nameščeni na obeh koncih naročniškega voda – na telefonski centrali in pri naročniku.

Nizkofrekvenčna (do 3,5 kHz) komponenta signala se dovaja na klasično telefonsko opremo (PBX vrata in telefonski aparat pri naročniku), visokofrekvenčna (nad 4 kHz) pa se uporablja za prenos podatkov z uporabo xDSL modemov.

Tehnologije xDSL omogočajo hkratno uporabo iste telefonske linije tako za prenos podatkov kot za prenos govora (telefonske pogovore), kar pri klasičnih klicnih modemih ni mogoče.

Zagotavljanje prenosa električnih komunikacijskih signalov v efektivno prenesenem frekvenčnem pasu (ETF) 0,3 - 3,4 kHz. V telefoniji in komunikacijah se pogosto uporablja kratica KTC. Avdio kanal je merska enota za kapacitivnost (gostoto) analognih prenosnih sistemov (npr. K-24, K-60, K-120). Hkrati za digitalni sistemi prenos (na primer PCM-30, PCM-480, PCM-1920) je merska enota kapacitivnosti glavni digitalni kanal.

Učinkovito oddani frekvenčni pas- frekvenčni pas, katerega preostalo slabljenje pri skrajnih frekvencah se razlikuje od preostalega slabljenja pri frekvenci 800 Hz za največ 1 Np pri največjem komunikacijskem dosegu, značilnem za dani sistem.

Širina EPCH določa kakovost telefonskega prenosa in možnost uporabe telefonskega kanala za prenos drugih vrst komunikacij. V skladu z mednarodnim standardom za telefonske kanale večkanalne opreme je frekvenčno območje nastavljeno od 300 do 3400 Hz. S takim pasom je zagotovljena visoka stopnja razumljivosti govora, njegov zvok je dobro naraven in ustvarjene so velike možnosti za sekundarno multipleksiranje telefonskih kanalov.

Enciklopedični YouTube

1 / 3

✪ Teorija: radijski valovi, modulacija in spekter.

✪ DIY generator zvoka Orodje za električarja. Shema generator zvoka

✪ Digitalni signal

Podnapisi

Načini delovanja PM kanala

Namen načinov

2 PR. OK - za odprto telefonsko komunikacijo v odsotnosti tranzitnih podaljškov na telefonskem stikalu;
2 PR. TR - za začasne tranzitne povezave odprtih telefonskih kanalov, kot tudi za terminalsko komunikacijo, če so na telefonski centrali tranzitni podaljški;
4 PR OK - za uporabo v omrežjih večkanalnega govorno-frekvenčnega telegrafa, zaprte telefonske komunikacije, prenosa podatkov itd., kot tudi za tranzitne povezave z znatnimi dolžinami povezovalnih vodov;
4 PR TR - za dolgotrajne tranzitne povezave.

Frekvenčna pasovna širina ΔF je določena z razliko med zgornjo frekvenco F B in spodnjo frekvenco F H v spektru sporočila ob upoštevanju njegovih omejitev. Tako lahko za periodično zaporedje pravokotnih impulzov pasovno širino signala približno najdemo iz izraza:

kjer je t n trajanje impulza.

1. Primarni telefonski signal (govorno sporočilo), imenovano tudi naročnik, je nestacionarni naključni proces s frekvenčnim pasom od 80 do 12.000 Hz. Razumljivost govora določajo formanti (ojačana območja frekvenčnega spektra), od katerih se večina nahaja v pasu 300 ... 3400 Hz. Zato je bil na priporočilo Mednarodnega svetovalnega odbora za telefonijo in telegrafijo (ICITT) za telefonski prenos sprejet učinkovito oddani frekvenčni pas 300 ... 3400 Hz. Ta signal se imenuje signal glasovne frekvence (VF). Hkrati je kakovost oddanih signalov precej visoka - razumljivost zlogov je približno 90%, razumljivost fraz pa 99%.

2. Zvočni oddajni signali . Viri zvoka pri prenosu oddajnih programov so glasbila ali človeški glas. Spekter zvočnega signala zavzema frekvenčni pas 20...20000 Hz.

Za dovolj visoko kakovost (oddajni kanali prvega razreda) mora biti frekvenčni pas ∆F C 50 ... 10000 Hz, za brezhibno reprodukcijo oddajnih programov (kanali najvišjega razreda) - 30 ... 15000 Hz, drugi razred - 100 ... 6800 Hz.

3. Na televiziji Sprejeta je bila metoda za zaporedno pretvorbo vsakega slikovnega elementa v električni signal in nato prenos tega signala skozi en komunikacijski kanal. Za izvedbo tega principa se na oddajni strani uporabljajo posebne katodne cevi, ki pretvarjajo optično sliko oddanega predmeta v električni video signal, razvit v času.

Slika 2.6 – Zasnova oddajne cevi

Slika 2.6 kot primer prikazuje poenostavljeno različico ene od možnosti oddajne cevi. V stekleni bučki, ki je pod visokim vakuumom, sta prosojna fotokatoda (tarča) in elektronski reflektor (EP). Na zunanji strani vratu cevi je nameščen odklonski sistem (OS). Reflektor ustvarja tanek elektronski žarek, ki se pod vplivom pospeševalnega polja usmeri proti cilju. S pomočjo odklonskega sistema se žarek premika od leve proti desni (vzdolž črt) in od zgoraj navzdol (vzdolž okvirja) ter teče po celotni površini tarče. Zbirka vseh (N) vrstic se imenuje raster. Slika se projicira na cevno tarčo, prevlečeno s fotoobčutljivo plastjo. Zaradi tega vsak elementarni del tarče pridobi električni naboj. Nastane tako imenovani potencialni relief. Zdi se, da elektronski žarek v interakciji z vsakim odsekom (točko) potencialnega reliefa izbriše (nevtralizira) njegov potencial. Tok, ki teče skozi obremenitveni upor R n, bo odvisen od osvetljenosti tarčnega območja, ki ga zadene elektronski žarek, pri obremenitvi pa se sprosti video signal U c (slika 2.7). Napetost video signala se bo spreminjala od "črne" ravni, ki ustreza najtemnejšim področjem prenesene slike, do "bele" ravni, ki ustreza najsvetlejšim področjem slike.

Slika 2.7 – Oblika televizijskega signala v časovnem intervalu, kjer ni okvirnih impulzov.

Če raven "bele" ustreza najmanjši vrednosti signala in raven "črne" ustreza največji, potem bo video signal negativen (negativna polarnost). Narava video signala je odvisna od zasnove in principa delovanja oddajne cevi.

Televizijski signal je pulzni unipolarni (ker je funkcija svetlosti, ki ne more biti multipolarna) signal. Ima kompleksno obliko in jo lahko predstavimo kot vsoto konstantnih in harmoničnih komponent nihanj različnih frekvenc.
Raven komponente DC označuje povprečno svetlost prenesene slike. Pri prenosu gibljivih slik se bo vrednost konstantne komponente nenehno spreminjala v skladu z osvetlitvijo. Te spremembe se dogajajo zelo hitro nizke frekvence(0-3 Hz). Z uporabo nižjih frekvenc spektra video signala se reproducirajo velike podrobnosti slike.

Televizija, pa tudi lahka kinematografija, je postala mogoča zaradi inercije vida. Živčni končiči mrežnice so vznemirjeni še nekaj časa po prenehanju svetlobnega dražljaja. Pri frekvenci slikanja F k ≥ 50 Hz oko ne opazi prekinitve spreminjanja slike. Pri televiziji je čas branja vseh N vrstic (frame time - Tk) izbran enak Tk = s. Za zmanjšanje utripanja slike se uporablja prepleteno skeniranje. Najprej se v času polovice okvirja, ki je enak T p/c = s, ena za drugo preberejo vse lihe vrstice, nato pa se v istem času preberejo vse sode vrstice. Frekvenčni spekter video signala bomo dobili pri prenosu slike, ki je kombinacija svetle in temne polovice rastra (slika 2.8). Signal predstavlja impulze, ki so po obliki blizu pravokotnim. Najmanjša frekvenca tega signala med prepletenim skeniranjem je frekvenca polj, tj.

Slika 2.8 – Za določitev minimalne frekvence spektra televizijskega signala

S pomočjo visokih frekvenc se prenašajo najmanjše podrobnosti slike. Takšno sliko lahko predstavimo v obliki majhnih črno-belih kvadratov, ki se izmenjujejo v svetlosti s stranicami, ki so enake premeru žarka (slika 2.9, a), ki se nahaja vzdolž črte. Takšna slika bo vsebovala največje število slikovnih elementov.

Slika 2.9 – Za določitev največje frekvence video signala

Standard predvideva razgradnjo slike v okvirju na N = 625 vrstic. Čas za risanje ene črte (slika 2.9, b) bo enak . Signal, ki se spreminja vzdolž črte, dobimo, ko se izmenjujejo črni in beli kvadratki. Najmanjše obdobje signala bo enako času, ki je potreben za branje para kvadratov:

kjer je n parov število parov kvadratov v vrstici.

Število kvadratkov (n) v vrstici bo enako:

kjer je format okvirja (glej sliko 2.2.4, a),

b – širina, h – višina okvirnega polja.

Potem ; (2,10)

Predpostavlja se, da je format okvirja k=4/3. Potem bo zgornja frekvenca signala F in enaka:

Pri prenosu 25 sličic na sekundo s po 625 vrsticami je nominalna linijska frekvenca (linijska frekvenca) 15,625 kHz. Zgornja frekvenca televizijskega signala bo 6,5 MHz.

V skladu s standardom, sprejetim v naši državi, je napetost celotnega video signala U TV, ki ga sestavljajo sinhronizacijski impulzi U C, svetlobni signal in dušilni impulzi U P, U TV = U P + U C = 1V. V tem primeru je U C = 0,3 U TV in UP =0,7 U TV. Kot je razvidno iz slike 2.10, signal zvočni posnetek se nahaja višje v spektru (fn 3V = 8 MHz) video signala. Običajno se video signal prenaša z amplitudno modulacijo (AM), zvočni signal pa s frekvenčno modulacijo (FM).

Včasih je z namenom varčevanja s pasovno širino kanala zgornja frekvenca video signala omejena na vrednost Fv = 6,0 MHz, nosilec zvoka pa se prenaša na frekvenci fн з = 6,5 MHz.

Slika 2.10 – Postavitev spektrov slikovnih in zvočnih signalov v televizijskem radijskem kanalu.

Delavnica (podobne naloge so vključene v izpitne pole)

Naloga št. 1: Poiščite hitrost ponavljanja impulza oddanega signala in pasovno širino signala, če je na TV zaslonu 5 parov črno-belih izmenično navpičnih črt.

Naloga št. 2: Poiščite hitrost ponavljanja impulza oddanega signala in pasovno širino signala, če je na TV zaslonu 10 parov črno-belih izmeničnih vodoravnih črt.

Pri reševanju problema št. 1 je potrebno uporabiti znano trajanje ene vrstice standardnega TV signala. V tem času se bo zamenjalo 5 impulzov, ki ustrezajo nivoju črne, in 5 impulzov, ki ustrezajo nivoju beline (lahko izračunate njihovo trajanje). Na ta način je mogoče določiti frekvenco impulza in pasovno širino signala.

Pri reševanju težave št. 2 izhajajte iz skupnega števila vrstic v okvirju, določite, koliko vrstic je v enem vodoravnem traku, ne pozabite, da se skeniranje izvaja prepleteno. Tako boste določili trajanje impulza, ki ustreza ravni črne ali bele barve. Nadaljujte kot pri nalogi št.1

Pri pripravi končnega dela, za udobje, uporabite grafična podoba signali in spektri.

4. Faks signali. Faksimilna (fototelegrafska) komunikacija je prenos mirujočih slik (risb, risb, fotografij, besedil, časopisnih trakov ipd.). Naprava za pretvorbo faks sporočila (slike) pretvori svetlobni tok, ki se odbija od slike, v električni signal (slika 2.2.6).

Slika 2.11 - Funkcionalni diagram faks komunikacije

Kjer je 1 komunikacijski kanal faksa; 2 – pogonske, sinhronizacijske in fazne naprave; 3 – oddajni boben, na katerega je nameščen original oddane slike na papirju; FEP – fotoelektronski pretvornik odbitega svetlobnega toka v električni signal; OS – optični sistem za tvorjenje svetlobnega snopa.

Pri oddajanju elementov, ki se spreminjajo v svetlosti, ima signal obliko zaporedja impulzov. Frekvenca ponavljanja impulzov v zaporedju se imenuje frekvenca vzorca. Frekvenca vzorca, Hz, doseže največjo vrednost pri prenosu slike, katere elementi in razmiki, ki jih ločujejo, so enaki dimenzijam skenirajočega žarka:

F rismax = 1/(2τ u) (2.12)

kjer je τ u trajanje impulza, ki je enako trajanju prenosa slikovnega elementa, ki se lahko določi s parametri naprave za skeniranje.

Torej, če je π·D dolžina črte in S korak skeniranja (premer skenirajočega žarka), potem je v črti π·D/S elementov. Pri N vrtljajih na minuto bobna s premerom D je čas prenosa slikovnega elementa, merjen v sekundah:

Najmanjša frekvenca slike (pri spreminjanju vzdolž črte), Hz, bo pri skeniranju slike, ki vsebuje črno-bele črte vzdolž dolžine črte, enake širine do polovice dolžine črte. pri čemer

F pус min = N/60, (2,14)

Za zadovoljivo kvalitetno fototelegrafsko komunikacijo zadošča oddajanje frekvenc od F pic min do F pic max. Mednarodni svetovalni odbor za telegraf in telefonijo priporoča N = 120, 90 in 60 vrt/min za fakse; S = 0,15 mm; D = 70 mm. Iz (2.13) in (2.14) sledi, da je pri N = 120 F riž max = 1466 Hz; F fig min = 2 Hz; pri N =60 F sl. max = 733 Hz; F fig min = 1 Hz; Dinamični razpon signala faksa je 25 dB.

Telegrafski in podatkovni signali. Sporočila in signali telegrafije in prenosa podatkov so diskretni.

Naprave za pretvorbo telegrafskih sporočil in podatkov predstavljajo vsak znak sporočila (črko, številko) v obliki določene kombinacije impulzov in pavz enakega trajanja. Impulz ustreza prisotnosti toka na izhodu pretvorne naprave, premor ustreza odsotnosti toka.

Za prenos podatkov se uporabljajo kompleksnejše kode, ki omogočajo odkrivanje in odpravljanje napak v prejeti kombinaciji impulzov, ki nastanejo zaradi motenj.

Naprave za pretvorbo telegrafskih signalov in prenos podatkov v sporočila uporabljajo prejete kombinacije impulzov in pavz, da obnovijo znake sporočila v skladu s kodno tabelo in jih izpišejo na tiskalno napravo ali zaslon.

Čim krajše je trajanje impulzov, ki prikazujejo sporočila, tem več jih bo poslanih na časovno enoto. Recipročna vrednost trajanja impulza se imenuje hitrost telegrafiranja: B = 1/τ in, kjer je τ in trajanje impulza, s. Enota za hitrost telegrafa se je imenovala baud. Pri trajanju impulza τ in = 1 s je hitrost B = 1 Baud. Telegrafija uporablja impulze s trajanjem 0,02 s, kar ustreza standardni telegrafski hitrosti 50 baudov. Hitrosti prenosa podatkov so bistveno višje (200, 600, 1200 baudov in več).

Telegrafski in prenosni signali so običajno v obliki zaporedij pravokotnih impulzov (slika 2.4, a).

Pri prenosu binarnih signalov je dovolj, da določimo samo znak impulza za bipolarni signal ali prisotnost ali odsotnost za unipolarni signal. Impulze je mogoče zanesljivo zaznati, če se prenašajo s pasovno širino, ki je številčno enaka hitrosti prenosa. Pri standardni telegrafski hitrosti 50 baud bo širina spektra telegrafskega signala 50 Hz. Pri 2400 baud (sistem prenosa podatkov srednje hitrosti) je širina spektra signala približno 2400 Hz.

5. Povprečna moč sporočila P SR se določi s povprečenjem rezultatov meritev v daljšem časovnem obdobju.

Povprečna moč, ki jo naključni signal s(t) razvije preko 1 ohmskega upora:

Moč v končnem frekvenčnem pasu med ω 1 in ω 2 se določi z integracijo funkcije G(ω) β v ustreznih mejah:

Funkcija G(ω) predstavlja spektralno gostoto povprečne moči procesa, to je moči, vsebovane v infinitezimalnem frekvenčnem pasu.

Zaradi udobja pri izračunih je moč običajno podana v relativnih enotah, izraženih v logaritemski obliki (decibeli, dB). V tem primeru je raven moči:

Če je referenčna moč RE = 1 mW, se p x imenuje absolutna raven in je izražena v dBm. Ob upoštevanju tega je absolutna raven povprečne moči:

Peak power p peak (ε %) – to je vrednost moči sporočila, ki je lahko presežena za ε % časa.

Faktor vrha signala je določen z razmerjem med konično močjo in povprečno močjo sporočila, dB,

Iz zadnjega izraza, če števec in imenovalec delimo z RE, ob upoštevanju (2.17) in (2.19), določimo faktor temena kot razliko med absolutnimi ravnmi temenske in povprečne moči:

Dinamično območje D (ε%) se razume kot razmerje med konično močjo in najmanjšo močjo sporočila P min. Dinamični razpon, tako kot vršni faktor, je običajno ocenjen v dB:

Povprečna moč signala govorne frekvence, izmerjena v obremenjenih urah (BHH), ob upoštevanju kontrolnih signalov - izbiranje, klicanje itd. - je 32 μW, kar ustreza ravni (v primerjavi z 1 mW) p av = -15 dBm

Največja moč telefonski signal, katerega verjetnost preseganja je zanemarljivo majhna, znaša 2220 μW (kar ustreza ravni +3,5 dBm); Najmanjša moč signala, ki ga je še mogoče slišati glede na hrup v ozadju, je 220.000 pW (1 pW = 10 -12 mW), kar ustreza ravni 36,5 dBm.

Povprečna moč P CP oddajnega signala (merjena na točki z ničelnim relativnim nivojem) je odvisna od intervala povprečenja in je enaka 923 μW, povprečeno na uro, 2230 μW na minuto in 4500 μW na sekundo. Največja moč oddajnega signala je 8000 μW.

Dinamični razpon oddajnih signalov DC je 25...35 dB za govor napovedovalca, 40...50 dB za instrumentalno zasedbo in do 65 dB za simfonični orkester.

Primarni diskretni signali so običajno v obliki pravokotnih impulzov enosmernega ali izmeničnega toka, običajno z dvema ločenima stanjema (binarno ali vklopljeno-izklopljeno).

Hitrost modulacije je določena s številom enot (čipov), poslanih na enoto časa, in se meri v baudu:

B = 1/τ u, (2.23)

kjer je τ in trajanje osnovnega sporočila.

Hitrost prenosa informacij je določena s količino prenesenih informacij na enoto časa in se meri v bitih/s:

kjer je M število položajev signala.

V binarnih sistemih (M=2) vsak element nosi 1 bit informacije, torej po (2.23) in (2.24):

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

Kontrolna vprašanja

1. Opredelite pojme "informacija", "sporočilo", "signal".

2. Kako določiti količino informacij v posameznem sporočilu?

3. Katere vrste signalov obstajajo?

4. Kako se diskretni signal razlikuje od zveznega signala?