18. Магистрали и мультиплексирование

Наряду с абонентской линией следующим важным компонентом телефонных систем являются магистрали, соединяющие узлы коммутации разного уровня. Здесь мы рассмотрим их организацию и функционирование.

Одним из существенных аспектов при организации магистрали был экономический. Дело в том, что затраты на прокладку кабеля в значительной степени определяют внешние условия (город, сельская местность, глубина залегания, наличие инженерных коммуникаций и т. д.), а не технические характеристики, например, пропускная способность. Поэтому чем больше абонентов смогут использовать один и тот же кабель тем быстрее окупятся затраты на его прокладку, тем дешевле будет стоить каждому из них его эксплуатация. Вспомним историю. Вестерн Юнион объявила в свое время конкурс на решение проблемы передачи нескольких телеграмм по одной линии, которым заинтересовался Александр Белл. Поэтому за 100 лет существования телефона были инвестированы огромные средства в создание методов и оборудования, позволяющих использовать одну и ту же магистраль одновременно для передачи нескольких разговоров. Такой технический прием называют мультиплексированием.

Созданные в телефонии схемы мультиплексирования можно разделить на два большие класса: мультиплексирование с разделением частот и мультиплексирование с разделением по времени. Кроме этого были разработаны методы мультиплексирования на основе разделения длин волн и на основе разделения кодов.

1.5.1.1Мультиплексирование с разделением частот

Идея мультиплексирования с разделением частот очень проста: весь диапазон частот полосы пропускания разбивается на поддиапазоны, которые называют каналами. По каждому каналу идет независимая передача.

На рис.2-34 показано как с помощью метода мультиплексирования с разделением частот три телефонных канала могут быть мультиплексированы, т.е. объединены в один в одной магистрали. Всю полосу пропускания магистрали разбивают на полосы шириной в 3 КГц. С помощью фильтров полосу пропускания каждого канала ограничивают полосой в 3 000 Гц, но в своем диапазоне частот. При мультиплексировании большого числа каналов полосу увеличивают до 4 000 Гц для того, чтобы предотвратить «залезание» одной полосы на другую (по 500 Гц с каждой стороны).

12 голосовых каналов с пропускной способностью по 4000Гц мультиплексируют в полосе от 60 до 108 КГц. Такое соединение называют группа. Пять групп по 12 каналов мультиплексируют в супергруппу, затем пять супергрупп - в мастер-группу. Современные стандарты МКТТ позволяют объединять до 230 000 голосовых каналов.

1.5.1.2Мультиплексирование с разделением длины волны

Этот способ мультиплексирования используется для оптоволоконных каналов. Самый простой способ показан на рис.2-35.

Два волоконнооптических кабеля с импульсами разной длины волны подводят к одной призме. Свет, пройдя через призму (или дифракционную решетку), смешивается в единый пучок, который на другом конце разделяется с помощью другой призмы. Поскольку каждый канал занимает лишь несколько ГГц, а пропускная способность одного оптоволоконного канала около 25 000 ГГц (быстрее преобразовывать световой сигнал в электрический пока не могут), то возможности оптоволокна для мультиплексирования огромны. Метод мультиплексирования с разделением длин волн применяется в технологии FTTC, которую мы рассматривали в предыдущем разделе, обсуждая проблему последней мили.