usrsupport.ru - Технология V90 Модемные 56 Кбит технологии

Часть I. Нужны ли сегодня модемы ?:

Немного о скучном

Модемные технологии, в прочем, как и любые технологии передачи сигналов, накрепко связаны с характеристикой среды, по которой сигналы передаются. Например, какова предельная скорость передачи двоичных данных по некоторой реальной физической среде, предположим, по тому самому телефонному каналу, по которому сегодня данные передаются с помощью модемов. Заслуга знаменитого американца Клода Шеннона в том и состоит, что он доказал чему может равняться эта скорость и от чего она зависит: всего-навсего от двух параметров: ширины полосы частот, которые пропускает канал, и от соотношения мощности полезного сигнала к мощности помехи. Закон К.Шеннона опубликован ровно 50 лет тому назад ( в 1948г.), но только в последние несколько лет человечество достаточно плотно приблизилось к реализации этого предела. Приблизилось в реализациях тех самых модемов, с которыми мы повседневно имеем дело.Более того, в других технологиях, связанных с передачей сигналов в любых средах, до предела Шеннона ещё весьма далеко. Кстати, К.Шеннон открыл свой закон, работая в той самой Lucent Technologies (Великолепные Технологии), ранее называвшейся Bell Labs. (Белловские лаборатории), которая сегодня является одним из авторов новой идеи - 56K. Учитывая, что характеристики канала определяют возможную скорость передачи двоичных данных, попытаемся разглядеть скрытые от нас возможности повышения этой самой скорости.Для этого

Вспомним организацию коммутируемого канала. Наш телефонный аппарат (или модем) подсоединён к коммутационному оборудованию родной ATC с помощью пары проводов, называемых абонентской линией. Кстати, эта пара проводов представляет собою витую пару в многопарном кабеле). Остальные пары кабеля отданы соседям по нашему дому (или соседним домам) с той же целью. Мы ещё вернёмся к обсуждению характеристик этих абонентских линий, играющих сегодня исключительно важную роль.

После коммутационного оборудования ATC наш сигнал (если, конечно, мы набрали номер и установили с кем-нибудь соединение, как говорят связисты), проходит по другой паре проводов, называемой соединительной линией, к другой ATC, к которой подключёна абонентская линия нашего собеседника.

Отметим одну важную деталь: число соединительных линий между двумя АТС значительно меньше ёмкости каждой из АТС. Причина проста: не все же абоненты одной АТС (их обычно много тысяч) хотят одновременно связаться именно со всеми абонентами той, другой. Иными словами, соединительные линии меду АТС являются групповыми элементами сети, и само оборудование АТС в большей своей части является групповым, т.е. им пользуются в данный момент те. кто затребовал какого-нибудь соединения.Если групповое оборудование занято, то наш текущий вызов получит отказ - "занято". Это не абонент занят, к которому мы звоним, а именно групповое оборудование или соединительные линии. Такой отказ звучит иначе, чем обычное "занято" и называется "занято - перегрузка" (такие очень быстрые гудки). На АТС есть и индивидуальное оборудование. Это то, которое непосредственно связано с нашей абонентской линией и именно оно реагирует на "поднятую трубку", на наше желание начать сеанс связи.

Число пар соединительного кабеля между двумя АТС зависит от взаимного тяготения, или как говорят связисты от предполагаемого трафика, т.е. среднего числа и продолжительности совпадающих сеансов связи за определённый интервал времени (в час наибольшей нагрузки- ЧНН). Обычно число таких пар может равняться нескольким десяткам (30-60 пар или более). Можно совершенно обоснованно заметить, что не слишком ли накладно прокладывать дорогой кабель с таким количеством пар, Конечно, накладно. Тем более, что прокладка кабеля также весьма недешевое занятие, Так делают только тогда, когда АТС расположены друг от друга в радиусе нескольких километров. Ну а если далеко? Тогда используется специальное оборудование - аппаратура многоканального уплотнения, обеспечивающая организацию уже по каждой симметричной паре соединительного кабеля 30 телефонных соединительных каналов. В разных странах эта цифра может быть другой, например в США - 24 канала. Сегодня, следует отметить, межстанционный обмен часто проходит по оптическим кабелям с гигантской пропускной способностью, но строительным элементом для оптических межстанционных магистралей остаются 30-ти канальные системы уплотнения.

Ну а если АТС находятся в разных городах? Тогда в составе нашего соединения появятся ещё три звена: две междугородние станции коммутации (МТС)и междугородний канал связи. Наша АТС связана с МТС нашего города с помощью опять же соединительных каналов или линий. Междугородний канал - это один из каналов многоканальной магистральной системы уплотнения, соединяющих две МТС меду собой. Пара в кабеле, уплотненная магистральной многоканальной системой, уже другая, Это может быть витая пара (в многопарном магистральном симметричном кабеле), коаксиальный пара в коаксиальном магистральном кабеле, оптоволокно или радиоствол (радиорелейная линия, спутниковый канал). При этом число каналов на одной паре зависит от типа кабеля, а число каналов в радио-стволе - от типа ствола. Общее число каналов в магистральных системах может достигать нескольких (а то и многих !) тысяч.

Многоканальные системы уплотнения

В настоящее время для создания многоканальных систем применяют две системы уплотнения телефонных каналов : частотную и временную.

Частотная система, называемая также аналоговой системой, отжила свой век, но у нас, естественно, остаётся пока весьма распространённой (хотя и нелюбимой). Каналы связи, создаваемые такой системой, также относятся к понятию аналоговых каналов. Действительно, наш речевой ( или модемный) линейный сигнал в своём первозданном аналоговом виде передаётся по этому каналу. В частотных системах уплотнения исходный спектр сигнала (например, речи) каждого канала переносятся по диапазону частот. Расстояние между каналами принято равным 4000 Гц, хотя полоса пропускания канала равна всего 3100 Гц.Каналы расположены по диапазону частот последовательно один за другим и разделены друг от друга фильтрами.Избыток полосы по 450 Гц слева и справа от основной полосы пропускания каждого канала используется для взаимной расфильтровки соседних каналов. Групповой сигнал, излучаемый в линию связи, представляет собою линейную сумму (суперпозицию) аналоговых сигналов всех каналов.

Важнейшими недостатками систем с частотным уплотнением являются :

· рост уровня шума в каждом канале с увеличением километрической длины канала ;
· возможность межканального влияния при превышении допустимой мощности сигнала в каналах системы за счет возникающих при этом нелинейных искажения группового сигнала системы;
· серьезные частотные искажения, вносимые в спектр передаваемого сигнала разделительными канальными фильтрами, имеющими интенсивно и нелинейно нарастающую характеристику затухания и группового времени запаздывания к краям рабочего диапазона частот.
Именно поэтому сигнал, проходя по такому каналу, порядком искажен и зашумлен.

Временная система уплотнения (называемая часто системой с временным разделением каналов - ВРК) появилась значительно позже, как альтернатива частотной. Основное преимущество принципа ВРК заключено, конечно, в значительном уменьшении влияния уровня канального шума на передаваемый сигнал. Объясняется это в первую очередь тем, что при ВРК по линии связи (паре проводов) передаются двоичные сигналы (или сигналы близкие по природе к двоичным), при фиксации которых на приёмной стороне системы (или в точках так называемой регенерации сигнала) применяют пороговое решение, при котором помеха вообще не оказывает никакого воздействия, если она меньше порога.Более того, в этом случае происходит сброс влияния помехи предыдущего участка канала.

Отметим, что появление систем с ВРК никак не связано с WAN-глобальными сетями передачи данных, о которых в те далёкие годы ещё никто толком "слыхом не слыхивал и видом не видывал". Просто создавалась новая, помехоустойчивая, легко реализуемая аппаратура многоканального уплотнения для межстанционного взаимодействия между АТС по соединительным кабелям.

В нашем обсуждении идей 56 К модемной технологии системы с ВРК играют важнейшую роль, поэтому остановимся на их свойствах подробнее.

Далее:

Как оцифровывается аналоговый сигнал телефонного канала
Как передаются ИКМ коды телефонного канала по линии