книги / Основы построения цифровых систем передачи

6Ф1

Л36

УДК 621.39: 621.376.56.

20-75

045(01)—75

€> Издательство «Связь», 1975 г.

Введение

В настоящее время все более широкое распростра­ нение получают цифровые методы передачи и обработ­ ки информации. В ряде стран уже осуществляется мас­ совый выпуск систем передачи, использующих принци­ пы импульсно-кодовой модуляции (ИКМ) и предназна­ ченных для уплотнения городских соединительных ли­ ний между АТС. В нашей стране разработана такая си­ стема с ИКМ на 30 ка-налов ТЧ (первичная система) и ведутся работы но созданию 120-канальной (вторичной) цифровой системы,передачи. В СССР и за рубежом проводятся интенсивные теоретические и эксперимен­ тальные исследования .по разработке цифровых систем со скоростью передачи информации от нескольких де­ сятков Мбит/с (третичные системы) до нескольких со­ тен Мбит/e (четверичные, пятеричные системы). Такие системы предназначаются для уплотнения как город­ ских, так и междугородных линий связи. Первичные цифровые системы предназначены для работы по низко­ частотным кабелям с бумажной изоляцией, а системы высших порядков — по высокочастотным симметрич­ ным' и коаксиальным кабелям. Системы высших поряд­ ков предполагается также использовать для передачи информации по перспективным волноводным и оптиче­

ским линиям связи.

Цифровые системы передачи имеют следующие су­ щественные преимущества по сравнению с аналоговыми системами передачи.

1. Высокая помехоустойчивость. Представление ин­ формации в цифровой форме — в виде последовательно­ сти импульсов с малым числом разрешенных значений и с детерминированной частотой следования — позволя­ ет осуществлять регенерацию этих импульсов при пере­ даче их по линии связи, что резко снижает влияние по­ мех и искажений на качество передачи информации». По­ этому с помощью первичных цифровых систем оказы-

3

вается возможным уплотненйе городских многопарных ■кабелей с бумажной изоляцией, тогда как с помощью аналоговых систем такое уплотнение невозможно из-за высокого уровня перекрестных помех. Только цифровые методы передачи могут использоваться и при многока­ нальной передаче сигналов по сверхширокоиолосным волноводным и световодным трактам, отличающимся высоким уровнем собственных помех из-за попутного потока и дисперсионных искажений.

2. Независимость качества передачи от длины линии связи. Благодаря регенерации передаваемых сигналов искажения в пределах регенеративного участка ничтож­ ны. Поэтому з цифровых системах качество передачи практически не зависит от длины линии связи. При этом длина регенеративного участка и оборудование, регенераторапри передаче информации на большие расстояния остаются фактически такими же, как и при передаче информации на малые расстояния. Так, при увеличении длины линии в 100 раз длина регенератив­ ного участка уменьшается лишь на 2—3% (при сохра­ нении неизменней верности передачи информации).

3. Стабильность параметров каналов цифровых си­ стем передачи. Стабильность параметров каналов (ос­ таточного затухания, частотной характеристики, величи­ ны нелинейных искажений) определяется в основном устройствами обработки сигналов в аналоговой форме. Поскольку такие устройства составляют незначитель­ ную часть аппаратурного комплекса цифровых систем передачи, стабильность параметров каналов в таких си­ стемах значительно выше, чем в аналоговых системах передачи. Этому способствует также отсутствие в циф: ровых системах с временным разделением каналов влияния загрузки системы передачи в целом на парамет­ ры отдельного канала. Кроме того, при временном раз­ делении каналов обеспечивается идентичность парамет­ ров всех каналов, что также способствует стабильности характеристик каналов в коммутируемой сети связи, тогда как в системах с частотным разделением пара­ метры каналов зависят от их размещения в линейном спектре системы передачи.

4. Эффективность использования пропускной способ­ ности каналов цифровых систем для передачи дискрет­ ных сигналов. Эффективное использование каналов цифровых систем связи для передачи дискретных сиг­ налов обеспечивается при вводе этих сигналов «епо-

4

средствеино в групповой тракт цифровых систем пере­ дачи. При этом скорость 'передачи дискретных сигналов может приближаться к скорости передачи группового сигнала. Так, дискретные сигналы, вводимые в группо­ вой тракт вместо одного ка-нала ТЧ, могут передавать­ ся со скоростью 50—60 кбит/с. При передаче же дис­ кретных сигналов путем вторичного уплотнения анало­ гового канала ТЧ скорость передачи обычно не превы­ шает 2 кбит/с. Кроме того, передача дискретных сиг­ налов путем ввода их непосредственно в групповой тракт цифровых систем позволяет значительно снизить требования к линейности амплитудной характеристики канала ТЧ, которые являются весьма жесткими при передаче дискретных сигналов путем вторичного уплот­ нения канала аналоговых систем передачи.

5. Возможность построения интегральной цифровой сети связи. Цифровые системы передачи в сочетании с оборудованием коммутации цифровых сигналов явля­ ются основой построения интегральной цифровой сети связи. Отдельные районы интегральных цифровых се­ тей создаются во многих странах («Платон» во Фран­ ции {1, 2], «Мартекс» в Англии {3], «Эссекс» в США [4], «Деке» в Японии [5]). Подобные работы проводятся и в нашей стране. В интегральной цифровой сети передача, транзит и коммутация сигналов осуществляются в циф­ ровой форме. Отношение сигнал/шум, обеспечиваемое в оборудовании транзита и коммутации, является доста­ точно высоким. Следовательно, параметры каналов практически не зависят от структуры сети связи, что обеспечивает возможность построения гибкой разветв­ ленной цифровой сети, обладающей -высокой надеж­

ностью.

6. Высокие технико-экономические показатели. Большой удельный вес цифрового оборудования в аппа­ ратурном комплексе цифровых систем связи определяет особенности изготовления, настройки и эксплуатации таких систем. Высокая стабильность параметров кана­ лов цифровых систем передачи устраняет необходимость регулировки узлов аппаратуры, в частности, узлов ли­ нейного тракта в процессе эксплуатации, что существен­ но повышает технико-экономические показатели цифро­ вых систем. Высокая степень унификации узлов, в том числе таких массовых, как узлы индивидуального обо­ рудования, также упрощает эксплуатацию систем и по­ вышает надежность оборудования.

5

ГЛАВА

1 .

Цифровые системы передачи в сети связи

1.1. КАНАЛООБРАЗУЮ Щ ЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ

ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ

Аппаратурный .комплекс систем передачи инфор­ мации состоит из каналообразующего оборудования и оборудования линейных трактов. Каналообразующее оборудование устанавливается в узлах сети связи, один и’з возможных вариантов построения которой показан на рис. 1.1. Кроме каналообразующего, в сетевых узлах устанавливается коммутационное оборудование. Связь между сетевыми узламиобеспечивается по линейным трактам систем передачи.

Территориально близкие абоненты соединяются с соответствующими узлами сети; в свою очередь, терри­ ториально близкие тяготеющие друг к другу сетевые узлы объединяются в зоны. В каждой зоне выделяются

7

один или несколько главных сетевых узлов, соединен­ ных с главнымиузлами других зон сети связи.

В сетевых узлах осуществляется автоматическая ком­ мутация сигналов отдельных телефонных каналов. Ши­ рокополосные сигналы — сигналы телевидения, группо­ вые телефонные сигналы, высокоскоростная дискретная информация, сигналы видеотелефона, как правило, вво­ дятся непосредственно в оконечное оборудование линей­ ных трактов для -передачи на другие сетевые узлы.

Передача и коммутация сигналов в сети -связи может осуществляться в аналоговой или в цифровой форме. Возможна также совместная работа аналоговых и циф­ ровых систем в сети связи. В настоящей главе рассмат­ риваются особенности построения сети -связи, в которой используются цифровые системы передачи и коммута­ ции сигналов с учетом возможной работы в такой сети и аналоговых систем. Рассмотрим -более подробно соеди­ нение абонентов с сетевыми узлами и соединение самих сетевых узлов на примере схемы, показанной на рис. 1.2.

Аналоговые абонентские сигналы поступают на сете­ вой узел, где проходят на вход каналообразующего обо­ рудования первичной цифровой системы 1. В каналоо-б- разующем оборудовании происходит аналого-цифровое преобразование входных сигналов и формирование мно­ гоканального цифрового потока на основе временного разделения каналов.

Каналообразующее оборудование соединено с обо­ рудованием коммутации каналов 2. Входящие цифровые потоки, сформированные в каналообразующем оборудо­ вании, образуют временное коммутационное ноле. В коммутационном оборудовании цифровые сигналы от­ дельных каналов в соответствии с сигналами управле­ ния коммутируются в исходящие многоканальные циф­ ровые потоки соответствующего направления.

В передающем оконечном оборудовании 3 линейного цифрового тракта осуществляется преобразование струк­ туры исходящего цифрового потока, сформированного ■на выходе коммутационного оборудования. Такое пре­ образование позволяет уменьшить искажения цифрового потока при передаче его по линейному тракту. -По низ­ коскоростному цифровому тракту, оборудованному про­ межуточными регенераторами Р, сигналы поступают на главный сетевой узел.

В приемном оконечном оборудовании 3 линейного тракта осуществляется обратное преобразование сгрук-

8

туры входящего цифрового потока, после чего цифровое поток поступает на коммутационное оборудование. Здесь сигналы коммутируются в направлениях абонентов, под­ ключенных к данному сетевому узлу, абонентов, подклю­ ченных к другим сетевым узлам этой же зоны сети, и абонентов, расположенных в других зонах сети.

Сигналы, передаваемые абонента-м данного сетевого узла, после коммутации группируются в исходящие циф­ ровые потоки, поступающие на приемную часть канало­ образующего оборудования первичной цифровой систе­ мы. Здесь осуществляются цифро-аналоговое преобра­ зование, а также разделение входных сигналов. Анало­ говые сигналы с выхода оборудования первичной систе­ мы поступают к соответствующим абонентам. Соедине­ ние с абонентами, подключенным» к другим сетевым узлам этой же зоны, осуществляется через исходящие соединительные линии, организованные с помощью низ­ коскоростных цифровых трактов.

Для связи с абонентами, расположенными в других зонах цифровой сети, исходящие многоканальные циф­ ровые потоки, соответствующие по скорости передачи первичным системам, объединяются в высокоскоростные потоки. Это объединение осуществляется в каналообра­ зующем оборудовании 4 цифровых систем высших по­ рядков. Это же оборудование осуществляет ввод широ­ кополосных сигналов (телевидения, видеотелефона, груп­ повых телефонных сигналов), преобразованных в циф­ ровую форму с помощью аналого-цифровых преобразо­ вателей 5, а также высокоскоростной дискретной инфор­ мации для передачи к сетевым узлам других зон сети. Сигналы с выхода каналообразующего оборудования цифровых систем высших порядков через оконечное обо­ рудование высокоскоростных линейных трактов поступа­ ют непосредственно в линейный тракт, связывающий главный сетевой узел с главным сетевым узлом другой зоны. Широкополосные цифровые сигналы с выхода уст­ ройства разделения 6 поступают на циф'ро-аналоговын преобразователь 7.

Структурная схема, приведенная на рис. 1.2, не ис­ черпывает возможных модификаций построения сетевых узлов. Так, каналообразующее оборудование первичной цифровой системы может быть вынесено за пределы сетевого узла. Возможно осуществление цифро-аналого­ вого преобразования непосредственно у абонентов, в этом случае по абонентским линиям передаются цифровые

10