Влияние условий окружающей среды на передачу сигналов

Как указывалось ранее, существует целый ряд преимуществ использования стандартных цифровых интегральных микросхем, аналогичных тем, которые используются в персональных компьютерах. Однако использование подобных интегральных микросхем в существующих системах телефонной связи также приводит к ряду проблем. Интегральные микросхемы предназначены для работы с низкими уровнями токов и напряжений. Они выходят из строя при повышенных напряжениях, а их рабочие характеристики сильно изменяются, если рабочая температура выходит за допустимые пределы.

Большинство существующих систем телефонной связи (особенно это относится к районным АТС и абонентским линиям связи) проектировались в эпоху реле, рассчитанных на высокие значения рабочих токов и электромеханические коммутирующие системы. Условия работы таких цепей характеризуются высокими значениями бросков напряжений, возникающих из-за переходных процессов. Дополнительно к этому такие системы не требуют при работе точного поддержания температурного режима, следовательно, изменения температуры могут быть значительными. Несовместимость между двумя подходами к требованиям при проектировании систем связи является причиной возникновения ряда проблем при подключении цифровых систем к существующим телефонным сетям.

Интерфейс поддержки аналоговых систем.В существующих в настоящее время системах телефонной связи напряжение постоянного тока, необходимое для обеспечения нормальной работы телефонного аппарата, и напряжение переменного тока, обеспечивающее работу вызывного сигнала, должны быть отделены от логических цепей, по которым проходит цифровой сигнал в цифровых системах связи, несущий закодированный речевой сигнал.

Дополнительно к этому необходимо обеспечить прохождение и других сигналов цепей управления, контроля и защиты. Схемы сопряжения, обеспечивающие разделение таких сигналов в соответствии с выполняемыми функциями в телефонной индустрии (англоязычных стран — В. Н.), получили название BORSCHT. Данный акроним составлен из начальных букв английских слов, обозначающих такие функции, как батарейное питание станции (battery feed), защита от перенапряжений (overvoltage protection), сигнал вызова (ringing), подача сигналов управления и контроля (signaling/supervision), кодирование сигнала (coding), гибридная схема (hybrid) и схема тестирования (testing).

Как показано на рис. 6.12, все функции, зашифрованные под акронимом BORSCHT, обычно выполняются схемой на небольшой сменной печатной плате, которая получила название схемы сопряжения абонентской линии связи (в англоязычной литературе часто используется акроним SLIC, образованный начальными буквами названия схемы (или платы) сопряжения, — subscriber line interface circuit).

Рис. 6.12.Схематичное изображение функций, которые охватываются акронимом BORSCHT

Данные схемы сопряжения входят в состав стандартного оборудования цифровых телефонных станций и обеспечивают интерфейс для подключения абонентских телефонных линий к цифровым телефонным станциям.

Все указанные функции, за исключением кодирования сигнала и тестирования, были рассмотрены в предыдущих главах книги, однако, на что особенно хотелось бы обратить внимание в этом месте, если бы телефонные линии на всем своем протяжении (от одного телефонного аппарата до другого) составляли бы единую непрерывную цепь и были бы цифровыми, то удалось бы сэкономить огромные средства, так как не приходилось бы обеспечивать выполнение всех функций, зашифрованных под акронимом BORSCHT.

Необходимость использования более широкой полосы пропускания.Наиболее видимый невооруженным взглядом недостаток, связанный с цифровой системой передачи сигнала, заключается в требовании увеличить ширину полосы пропускания при передаче цифровых сигналов, если сравнивать ситуацию с передачей сигналов в аналоговом виде. Стандартный канал передачи данных Т1, предназначенный для передачи сигнала с уровнем (стандартом) DS-1, способен передавать 24 речевых канала с полосой пропускания порядка 4 кГц каждый.

Скорость передачи цифрового сигнала линии связи составляет 1,544 Мбит/с, а требуемая полоса пропускания составляет порядка 772 кГц. Если для передачи аналогового сигнала по 24 каналам требуется только 96 кГц (24 канала 4 кГц), то для передачи цифрового сигнала требуется примерно в восемь раз более широкая полоса для тех же самых 24 цифровых каналов (772 кГц : 96 кГц = 8,04). Дополнительная ширина полосы пропускания эффективно используется для обеспечения более низкого отношения сигнал/шум.

В системе цифровой передачи сигнала требуется почти в восемь раз более широкая полоса пропускания по сравнению с системами аналогового сигнала, прежде всего, из-за высокой скорости нарастания сигнала. Эти требования значительно увеличивают стоимость усилителей и линий связи.