Цифровой метод передачи данных

В последние годы очень большие успехи были достигнуты в развитии твердотельной электроники и производстве больших интегральных микросхем, которые специально предназначены для управления и обработки цифровых сигналов.

Поэтому сверхвысокая плотность выполняемых функций с расширенной возможностью обработки сигналов может быть заключена в очень небольшом физическом объеме, при этом должна иметь невысокую стоимость, малую потребляемую энергию и очень высокую надежность. В силу этих причин разработчики телефонных систем все больше склоняются к использованию полностью цифровых сетей.

Магистральные линии предназначены для использования современных достижений твердотельной электроники: перед тем как поступить в телефонную сеть, речевые аналоговые сигналы могут быть предварительно преобразованы в цифровую форму. Это предполагает использование мультиплексирования с разделением по времени и мультиплексирования импульсных кодов, позволяющих объединять большую часть речевых сигналов и сигналов управления.

Наиболее современные системы преобразуют речь и информацию сигналов управления в цифровые сигналы для их последующей передачи по каналам связи. Процесс передачи информации как речевых, так и управляющих сигналов в цифровом виде получил название цифровой передачи данных.

Вместо того чтобы обрабатывать речевой сигнал как аналоговый, этот сигнал преобразуется в цифровой и распространяется по цифровым цепям и обрабатывается с использованием процессов, характерных для такого типа передачи потока данных. Когда такой сигнал поступает на узловую АТС, которая обслуживает вызываемый телефон, она преобразует его обратно в аналоговый сигнал, который воспроизводит исходный передаваемый речевой сигнал. (В будущем цифровые сигналы смогут быть использованы на всем пути прохождения — от передающего до принимающего телефонного аппарата.)

Когда двоичный сигнал передается в виде последовательности, как это изображено на рис. 1.12, а цифровые коды при этом изменяются в соответствии с изменением сигнала, то этот метод получил название кодово-импульсной модуляции (PCM). Так как речевой сигнал и сигналы управления являются низкочастотными (находятся в диапазоне от 300 до 3000 Гц), а цифровые сети могут работать на очень высоких частотах (достигающих миллионы герц), речевые сигналы многих разговоров могут передаваться одновременно по одной и той же линии. Этот метод получил название мультиплексирования с разделением времени (TDM).

В случае цифровой передачи мультиплексирование выполняется особым способом, в виде мультиплексирования с кодово-импульсной модуляцией, как это показано на рис. 1.14.

Рис. 1.14.Мультиплексирование сигналов с кодово-импульсной модуляцией

Для того чтобы проиллюстрировать метод, необходимо мысленно представить человека, который расположен в точке А и в состоянии наблюдать двоичные коды, изображенные на рис. 1.14. Двоичные коды проходят точку А последовательно, по одному биту. В рассматриваемом случае в каждом коде содержится 8 битов (с d0 по d7). Величина сигнала в канале 1 представлена комбинацией нулей и единиц в 8-битовом коде канала 1. Величина сигнала в канале 2 представлена комбинацией (набором) нулей и единиц в 8-битовом коде канала 2. Коды канала 2 следуют за кодами канала 1.

Вместо передачи сигнала, представляющего один непрерывно изменяющийся сигнал, передаваемый по одному каналу в случае применения аналоговой цепи, сигналы от 24 каналов смешиваются вместе, но по определенному закону или шаблону. Сигнал канала 2 мультиплексируется после сигнала канала 1, канал 3 после канала 2 и т.д., пока не будут мультиплексированы вместе коды всех 24 каналов, следующих

один за другим, в строгой последовательности по времени, как это изображено на рис. 1.14. Поэтому наблюдатель в точке А смог бы видеть прохождение 8 бит канала 1, затем 8 бит канала 2, затем 8 бит канала 3 и т.д., вплоть до момента, пока не проследуют 8 битов канала 24. Затем шаблон начнет повторение передачи сигналов с канала 1.

Именно таким способом большое количество разговоров, преобразованных в цифровые сигналы с использованием кодово-импульсной модуляции, передаются в цифровом виде с использованием метода мультиплексирования с разделением по времени по одному каналу.