ёёёёёёёёёёёиндивидуальные сигналы A,(;), b^(r\ .... ^.(/) со спектрами ^(/)^(/). ...;А\.(/|
модулируют переносчики - поднесущис частоты /к каждого канала. Эта операции выполняется с помощью модуляторов М,, М^,.., Л^, канальных передатчиков, Полученные на выходе частотных фильтров Ф|,Ф^...Фд, спектры 5,(/) канальных сигналов занимают соответственно полосы частот Л/,, Л/^,..., Д/,,,
которые для упрощения будем считать равными ширине спектра сообщений 4^=F (используется однополосная модуляция). Будем считать, что спектры
сообщений финитны. Тогда можно выбрать поднесушие частоты /^ так, что полосы Л/,, Д/;,.., й/^ попарно не перекрываются. При этом условии сигналы
.^(/) (и - 1, 2,.., N) взаимно ортогональны. Спектры -S',(/),^(/), --,^.(/) суммируются в 1-м устройстве объединения сигналов, и их совокупность S,{f} поступает на 2-й групповой модулятор М- Суммарная полоса частот группового сигнала Л/, = №. В групповом модуляторе спектр S,(f) с помощью колебания
несущей частоты f^ переносится в область частот, отведенную для передачи данной группы каналов, таким образом групповой сигнал ^(/) про об радуете ч ё линейный сигнал ч,^!). При этом может использоваться любой вид модуляции,
обеспечивающий необходимую помехоустойчивость передачи.
На приёмной стороне тракта линейный сигнал поступает на групповой демодулятор (приемник /Т), который преобразует спектр линейного сигнала в спектр группового сигнала S^if). Спектр группового сигнала затем с помощью
канальных приемников /7д и входящих в них частотных фильтров Ф^ вновь разделяется на отдельные полосы Д/^ и затем с помощью демодуляторов Д^_

преобразуется  в  спектры  сообщений Дд,(/}, предназначенных получателям.
Чтобы без взаимных помех разделить сигналы при частотном разделении, каждый из фильтров Фд должен пропускать без ослабления лишь те частоты /ей/^ которые принадлежат сигналу данного канала, частоты сигналов нссх других каналов / еЛ/^ фильтр должен подавлять.
Математически частотное разделение идеальными полосовыми фильтрами по аналогии с (9J) можно представить выражением

^e giv) ~ импульсная характеристика идеального полосового фильтра^ пропускающего без искажений сигнал с шириной спектра Д/^. Выражение (9,12)
совпадает с (9.7) при весовой функции т^(/,т)-^(/-т). Свёртке (9.]2) в час-тотной области соответствует перемножение спектра группового сигнала S,(f] на П— образную передаточную функцию г-го фильтра (рис. 9.3).
354

Итак; для идеального выделения сигналов при частотном разделении необходимо выполнение двух условий: полное сосредоточение энергии сигналов ^(^) в пределах отведенных полос Д/, и идеальность характеристик разделительных полосовых фильтров. Однако ни одно из этих

условий принципиально не выполнимо. Результатом этого являются взаимные помехи при разделении, к которым мы вернёмся ниже. Для снижения взаимных переходных помех между каналами до допустимого уровня приходится вводить защитные частотные интервалы Д/,„„ (рис. 9-4). Так, в современных
системах многоканальной телефонной связи каждому каналу выделяется полоса частот 4 кГц, хотя частотный спектр передаваемая речевых сигналов ограничивается полосой от 300 до 3400 Гц, т.е. ширина спектра составляет- 3,1 кГц. Между полосами частот соседних каналов предусмотрены интервалы шириной по 0,9 кГц, предназначенные для снижения уровня взаимных помех при рас-фильтровке сигналов. Это означает, что в многоканальных системах с частотным разделением каналов (ЧРК) эффективно используется лишь около УО % полосы пропускания тракта передачи. Кроме того, необходимо обеспечить очень высокую степень линейности всего тракта группового сигнала.
Временном способ разделения каналов. При ве^смснном разделении каналов (ВРК) групповой тракт с помощью коммутатора Апср предоставляется поочередно для передачи сигналов каждого канала многоканальной системы (рис. 9,5), Сначала передастся сигнал 1-го канала, затем следующего, и так далее до последнего канала с номером Л^, после чего опять подключается 1-й канал, и процесс периодически повторяется с частотой дискретизации /, . На
приёмном конце устанавливается аналогичный коммутатор Кщ^ который подключает групповой канал поочередно к приемникам различных каналов. Приёмник /-го канала подключается только на время передачи /-го сигнала и отключается на все остальное время, пока передаются сигналы других каналов. Для нормальной работы системы необходимо обеспечить синхронное и

355

синфазное переключение каналов на передающей и приёмной сторонах. Часто для синхронизации занимают один из информационных каналов.
В качестве канальных сигналов в системах ВРК используются неперекрывающиеся во времени последовательности модулированных импульсов (например, по амплитуде на рис. 9.6) ^(/), s-^(t),..., s, (г),..., л'д/ (/). Совокупность канальных сигналов образует групповой сигнал s^{f). На рис. 9.6 для упрощения представлены только сигналы / = 1-го и k = 2-го каналов. Групповой сиг' нал s,(r) поступает на коммутатор Апр, действие которого можно отождествлять с "временным фильтром" (и ключом), передаточный коэффициент которого (рис, 9.6, б) равен единице только на интервалах действия импульсов избираемого канала:

В результате временной фильтрации на выходе /-приёмника выделятся лишь импульсы /-го канала (рис 9,6, б). Полученные после демодуляции сообщения b{t) поступают к ;-му получателю.
При временном разделении взаимные помехи в основном обусловлены двумя причинами- Первая состоит в том. что линейные искажения, возникающие за счёт ограничения полосы частот и неидеальности АЧХ и ФЧХ всякой физически осуществимой системы связи, нарушают форму импульсов сигналов, Действительно, если при передаче модулированных импульсов конечной

длительности      ограничить спектр,     то     импульсы "расплывутся" и вместо импульсов конечной длительности получим процессы, бесконечно протяжённые во времени. При ВРК это приведет к тому, что импульсы одного канала будут накладываться на импульсы других каналов (рис. 9.7). Иначе говоря, между каналами возникают взаимные переходные помехи. Возможны такие помехи и за счёт нарушения синхронизации.
Для снижения уровня взаимных помех приходится вводить "защитные" временные интервалы- Это требует уменьшения длительности импульса каждого канала и^ Как следствие, расширения спектра сигналов. Так, в многоканальных системах телефонии полоса эффективно  используемых  частот F =3100Гц;  в соответствии

356

с теоремой отсчетов минимальное значение частоты дискретизации f^=~.= 3/^ =6300 Гц, Однако в реальных системах частоту следование импульсов выбирают несколько большей (с некоторым запасом). /„=8 кГц. Дня передачи таких импульсов в одноканалыюм режиме потребуется полоса частот не менее /^=4 кГц, При ВРК сигнал каждого канала занимает одинаковый интервал времени, определяемый в идеальных условиях согласно теореме отсчётов из соотношения (без учета канала синхронизации)

где /^, = N!\ равно общей полосе частот системы с ЧРК, Хотя теоретически
ВКР и ЧРК позволяют получить одинаковую эффективность использования частотного спектра, тем не менее в реальных условиях системы ВРК несколько уступают системам ЧРК по этому показателю,
Однако системы ВРК имеют неоспоримое преимущество, связанное с тем. что благодаря разновременности передачи сигналов различных каналов в них отсутствуют переходные помехи нелинейного происхождения. Кроме того, аппаратура БРК значительно проще, чем при ЧРК, где для каждого индивидуального канала требуются свои модулятор на передаче и разделительный полосовой фильтр на приёме. Немаловажным преимуществом систем ВРК является
357

меньший пик-фактор. Системы ВРК находят применение при передаче непрерывных сообщении с помощью аналоговых видов импульсной модуляции (ФИМ, ШИМ), но особенно в цифровых спермах с ИК.М,
Полезно заметить также, что суммарная мощность Р^ принимаемого сигнала s(f), необходимая для обеспечения заданной верности при наличии флук-туационных помех (как при ЧРК, так и при ВРК), в идеальном случае в N ра^ больше, чем мощность при одноканальной передаче с тем же видом модуляции: /^ = NP. Это легко понять, поскольку при сложении независимых сигналов мощности складываются. В действительности же из-за переходных помех верность приёма в многоканальных системах при выполнении этого условия несколько ниже, чем в одноканальной. Увеличивая мощность сигнала в многоканальной системе с частотным разделением, нельзя снизить уровень переходных помех, поскольку при этом возрастает и мощность последних, а в ряде случаев мощность помех нелинейного происхождения растет даже быстрее, чем мощность сигнала.

358

определителю Грама аля двух переносчике и Т, и Уд. находим, тго переносчики (9.17) ортогональны при разности ф-rs й<р=?г/2. Ортогональные переносчики neno'lb.i уютен, в частности, в квадратурной системе передачи днух независимых каналов (§ 3,10),
9.3. РАЗДЕЛЕНИЕ СИГНАЛОВ ПО ФОРМЕ. СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ С ШУМОПОДОБНЫМИ СИГНАЛАМИ
Общий подход к разделению линейно независимых сигналов. Для разделения
сигналов могут использоватьсч не только такие очевидные признаки, как час-тога (ЧРК) и время (ВРК). Наиболее общим признаком может служить форма сигналов. Различающиеся по форме сигналы могут передаваться одновременно^ иметь перекрывающиеся частотные спектры, и тем не менее такие сигналы можно разделить, если выполняется условие их линейной независимости или условие ортогональности.
Пусть в качестве персноечпкон выбраны импульсы, поеледонательность которых образует, например, степенной ряд

Члени рмд;! CUO) линейно независимы, и, слсдонательно, ни один hi клнешьных снпп-пон t.\l'" не может быть сйр-шова-н линейными комбинациями всех другие гигнллои. Это легко пое)ять, ойрятив аииманис н,1 то, что многочлен видя (9.21) .может быть гохпестиенно p;i-bcii нулю только и том случае, когда вес ^го коэффициенты С; равны нулю.
Дли разделения такик сигндлои можно применить общин метод в соотиетстьии с' услоин-см линейной не^аинснмоити перс нос ч и кои (y.2U). Так, при двух анальной передача имеем для интермла 0^й7.

то h рсэулыятс опсраини проектирование вектора s^ на напр .тления координатные otcii r^ и т1э получим (при Т= 1)

ипсрации (^23) цыполняются разделяющим у стронет ном, изображенным иа рис. У.У. В
отличие от устройства разделения ортогональных сигналов здесь лобаиляст^н устройство фор-мнров.шиц весовых функций п, и ^, которое из функций ^\(f) и Т^) образует лпгснныс
комбинации вида (9-22), В общем случае испольэуеюя итеративный метоа о рто го наливши и
Грдма-Шмидт,!, состоящий в построении орто нор ми ронянной системы {п,-(/)} по чаданиои
линейно нсз-ши1.имон системе ['^.{i)} с помощью испомога-^льчых ортогональных вскторои il соотиетствии l' соотношением
359

Перестановка    исходных иекторои {4'Л приводит к различным   ортонор миро ванным системам (г|,-(/)1, а в силу итеративности   ароцедурьт   она применима для постро&ния как конечно мерных ортогональных базисов, так и счетных орто-нормированныя систем в бесконечномерных функциональных пространствах L,(7'j.
В качестве переносчиков при формировании различающихся по форме

сигналов находят применение различные ортогональные функции, полученные на основе ортогонализации степенного ряда (9.20). Основным недостатком полученных таким образом классических полиномов является их континуальный характер, что сопряжено с необходимостью использований аналоговой техники для формирования таких сигналов.
Соыершенно по-иному обстоит дело ь формированием ортогональным сигналов на основе дискретных ортогональных последовательностей js пиде функций Уолша, Радем.дера, рассмотренным в § 2.3,
В связи с возможностью применения к функциям Уолша логических операций они явлч-ются весьма перспективными при разработке многоканальных цифровые систем передачи с разделением по форме, а также в аппаратуре формирования и преобразования сигналов на базе микропроцессорной техники, В современной технике многокинальной связи при передаче дискретных сообщений широкое применение находят системы с ортогональными индивидуальными сигналами, перекрывающимися во времени и по частоте, разделяемыми в месте приёма посредством согласованных пассивнщ фильтров или зкви валентных им активных корреляционных схем (см- 5 5,5). Они же и обеспечивают оптимальный приём на фоне шума,
Системы передачи с шу молодо бными сигналами (ШПС). Рассмотренные выше системы многоканальной передачи с ортогональными и линейно независимыми сигналами требуют для нормальной работы той или иной синхронизации; точного совпадения спектра сигнала с полосой пропускания при ЧРК;
точного совпадения временных интервалов передачи сигналов отдельных каналов при ВРК; точного определения моментов начала и конца тактового интервала в системах с разделением сигналов по форме активными фильтрами; точной установки момента отсчёта в системе с согласованными фильтрами-
В ряде случаев осуществить точную синхронизацию затруднительно. С подобными ситуациями приходится сталкиваться, например, при организации оперативной связи между подвижными объектами (автомобилями, самолетами), Такая задача возникает при организации оперативной связи с использованием искусственных спутников Земли в качестве ретрансляторов. Во всех этих случаях могут быть использованы системы асинхронной многоканальной связи, когда сигналы всех абонентов передаются в общей полосе частот, а каналы не синхронизированы между собой во времени. Поскольку в таких системах за каналами не закреплены ни частотные полосы, ни временные интервалы и время работы каждого канала произвольно, то такие системы называют системами со свободным доступом к линии связи или системами с незакреплёнными
360

К{тл!ал1и. В сис^мах со свободным доступом каждому каналу (абоненту) присваиваются определённая форма сигнала, которая и является отличительным признаком, "адресом" данного абонента. В отличие от обычного разделения по форме, где условие ортогональности сигналов выполняется лишь тогда, когда тактовые интервалы всех каналов жёстко синхронизированы, для возможности полного линейного разделения сигналов в системах со свободным доступом ортогональность или линейная независимость должны сохраняться при любых временных сдвигах сигналов. Это значит, что для любой пары сигналов s.{f) и 5,{f} должно выполняться условие

при О^т^Т", где Т - длительность элементарного сигнала, -d интегриров.-ише производится на любом интервале от / до ; + Т. Строго гоноря, условие (9,24) выполняется только в случае, когда сигналы ^(/) представляют собой белый
шум. т.е. имеют неограниченную ширину спектра и бесконечную дисперсию;
для реальных сигналов оно невыполнимо. Вместе с тем можно сформировать
такие сигналы, для которых (9.24) выполняется приближённо в том смысле, что

т.е. скалярные произведения сигналов при любом сдвиге по времени много меньше энергии элементарного сигнала. Такие сигналы можно назвать почти opmofoncusbhbsAus. По своим свойствам почти ортогональные сигналы приближаются к оелому шуму, поэтому их часто называют шумоподобными. их корреляционные функции и спектры плотности мощности близки к аналогичным характеристикам квазибелого шума, Шумоподобные сигналы относятся к классу сложных сигналов, база которых 5=2/^7 » 1, и являются дальнейшим развитием сигналов, р венчающиеся по форме. Теории шумоподобных сигналов и вопросам их использования в различных системах связи посвящены работы Л-L. Варакина |5|.
Наиболее распространенным примером технической реализации почти ортогональных шумоподобных сигналов могут служить определённым образом сформированные псевдослучайные последовательности дискретных, в частности, двоичных радиоимпульсов. База сигнален при этом определяется числом импульсов в последовательности. Каждому каналу присваивается одна из множества почти ортогональных двоичных последовательностей, которая служит "адресом" канала. Это приводит к названию "асинхронные адресные системы w.w" (ААСС),
Важным достоинством ААСС является то, что нет необходимости в цен-трЕшьнои коммутационной станции, все абоненты имеют прямой доступ друг к другу бед частотной перестройки приёмных и передающих устройств (рис. 9.9), Здесь достаточно набрать "адрес" вызываемого абонента, т.е. изменить "форму" импульсной адресной последовательности.
В с1и:темях с скрепленными kjh;u|;|mh ЧРК и GPK. доб.^ленис хотя бы одного нового ;1&опинт;1 оказывается истинным лишь при исключении одного и..е пмешпихся в системе. Значительно проще эта а;|д;1чу решается il системах ААСС. Здесь вследслжс свободного дос-туш к линии связи могут цссти передку любые fV, активных ^боНЁНТОВ из общего числ,! /V .Чюнснтов cin-'TGMhJ связи. При определении числ.! Л',| нужно учи-[ыи.1Т(., 'это вследстшзе
361

неполной ортогональности камалои и АДСС неизбежны переходные помехи Гшумы неорто-
ГОНИЛЬНОСТН"), урОВСНЬ КОТОрЫХ рВОТСТ ПО МСрС уВеЛИЧеНИЯ Л^- поэтому ЧИСЛО ОДНОИреМСННО
работающих абонентов должно быть ограничено. Допустимое значение Л',, возрастает по мере увеличения базы сигнала, так как чем больше база, тем точнее т.шолняеюя условие (9.24, а).
В 'зависимости от времени акгииности абонентов (т.е. от доли времени, занимаемого h-м каналом для передачи сообщений) можно организовать, например, 100 0-канальную систему сия^и, и которой одновременно ведут передачу любые 50 абонентов ti'i тысячи. В таьпх еиетемах легко реализуются резерны пропускной способносгн, возник;чощис за счет малоактивных абонентов. Изучив статистику сообщении, передапаемых по кайсдому KstH.i^y, можно yc-1-LiHoBHTL допусгимое число каналов в системе Л. при котором обеспечинаетс^ нормальная работа Л^ актииных каналон.
Примеры шумоподобнык снгк;*лод- В настоящее иремя усиленно р;1^1рабатыв;иотся методы синтеза сигналов с заданными автокорреляционными и взаимно корреляционными сцойсте;!-ми. Если рассматривать последовательности из // импульсов прямоугольной формы, которые могут принимать значения ±t, то простым перебором можно найти такие последонательности.
В{0)      тах|й(т^0)|   1   .     ,  _
для которых ——-=/?. ——'————L=—, Ь = пЬ\, Е - •энергии псего сигна;]а, Е\ — энергия ид-^i           Е       п
tioro элемента. Сиеди них на^оцсм писждс всого последовательности Бдркера (тат.9-Э).

362

Последоцате-льноети Баркера имеют близкую к идеальной форме автокорреляционную
функцию, абсолютное :жа'1С11ис боковым лепе-сткон Hi; превышает 1/" основного. На
рис. 9,JO. i-i  приведен!,!  последовательность (называемая также кодом) Баркера для и = 11 и    се    автокорреляционная    функция (рис. 9^10, ri). Приём последовательности 5\{1}
("адрес" 1 канала) pin;. 9.1C), ci исполняется согласованным транс нереальным фильтром рис. 9. Г J- Импульсы последовательности Бдр-
КСра С ЧИСЛОМ ЗНАКОВ /; = I 1 НОСТупаЮТ СНЛ'!;!-
л,1 на фильтр СФип, согласошнный с единнч-HbiNf прямоугольным импульсом (ем- ^ 5,7>, ;i ^утем в линию .^чдиржки (ЛЗ). имеюшую отво-дм '1Срь:з промсжугки и. далее нн фазоинверс-ныс (-) н фа^о сохраняющие (+) каск.игы с одинаковыми коэффициент,! ми пЁрсд,1Чи, схему суммирования и решающее устропстсо РУ. Ф,|^опнисрсные п фазосохраняющие каск;щ|.1 пклку|сны и порядке, соответствующем обратному порядку чсредотния биполярных импульсов //-последовательности (рис- 9.10, а):

'|]К"ю этих к;1с1:;1лов раино числу •элсмогюд поел едопательи ости. Первый касКсШ нключсн до линии чадср^ки. последнии — h.i ее: конце. При приеме п-поелсдоилтепьноеть продвигается но ЛЗ, и j& момент, когд,! нес импульсы последовательности совпадут по '^аку с иесами, цключенными между отводами ЛЗ и суммирующим устройством, псе импульсы сложатся еин-ф.^ею, на выводе РУ появится наибольшин импульс - согласованный фильтр зафиксирует ;щрсс 1-го канала. При всех другие сдиншх суммнровацпе прошводится не в ф:\зс (е равными '1н;1К,1ми), и на выходе РУ появляются уровни, не про пытающие по модулю f/" от максимального значения. Поскольку функции ичаимнон корреляции между последовательностями тякжс имеют наибольшие 'значении, не пренышающчс }/п, го поел едопательн ость адреса чу-
дого кан.пд не может выгнать ложного ерабап^вання рещаюшеш устронетка 1-го канала,
Исследования покауыдаЕОТ^ что последовательностей с "остатками" йеличинь] ]/я для
i\ > 13 ire существует. Поэтому для большн1; и приводится ллиольспюваться послсдовательно-uTMMti, имсюшимч "остатки" большие, чем 1//?.
Несколько гудшие лвто корреляционные функпкк по сравнению с баркеропскими после-доилтельностями. но i;cc д,с достаточно подходящие для испопь^онания в качестве .адресных LiirrfiLilOU имеют линейные рекуррентные А/-по следователь плети (ЛРП) или. как их сщё наэы-и.иот, линейные послсдоьательЕЮсти сдвиг-о1юго регистра максимально!! длительности (см. § 7.Л.4). Для ЛРП отношение манного максимума к максимальному бокоиому лелестку авго-
i:op реляционной функции растет приближенно как Л, где n - число импульсов в последовательности.
Линейные рекуррентные последовательности обладают своистцом хао-птшости, которое
включается в следующем. Если и^ периода ЛРП. содержащего w=3''-l членов, ныбратт,

36.3

возможные отрезки fi членов в каждом, то, во-первых, среди этих отрезков не будет совпадающих и, во-вторых, среди них найдутся любые комбинации из +1 и —1, состоящие из jj, членов [кроме :эа-прещенной комбинации, состоящий ТОЛЬКО ИЗ +]}. ЭТИ СЦоЙСГВа
сходны со свойствами случайных б и пол 5| р н ых послед о ватсльн остей;
поэтому ЛРГТ часто называют пссидослучайными или шумоподоб-

пь/ми последовательностями. К тому же автокорреляционна функция ЛРП имеет форму, сходную с автокорреляционной фунющсй квазийе-лого шума е; ограниченным спектром. ЛР1Э формируются генераторами двоичных импульсов с использоыанисм сдвигового регистра. Приём ЛРП может осуществляться как согласованными фильтрами. так и корреляторами. При передаче псевдослучайных последовательностей по высокочастотному каналу обычно применяется фазовая или относительная фазовая модуляция.
Из других способов формирования ШПС для асинхронно-адресных систем саязн упомянем о способе формирования сигналов с помощью частотно-временной матрицы (ЧВМ). Уже отмечалось, что в системах с ортогональными сигналами энергия каждого сигнала полностью отделяется от энергии других сигналои. Эю положение станонитсн наиболее отчетлиным, сели обратиться к частотно-временным диаграммам системы связи при часюгиом разделении (рис. 9.12, а} и при временном разделении сигналов (рис. 9.12, 6}. Здесь каждому каналу отводится определённая область частотно-временного пространства, положение площадки можно рассматривать как "адрес" абонента Однако частотно-временную область FУ. Т можно разделить на площадки иным способом: адрес каждого канала можно сформироиать из набора "элементарных площадок" частотно-временной плоскости (рне. 9.13). Каждый диоичнын информационный символ (рис, 9.13, о) передаётся •ад время Ги отображается определённой последовательностью импульсов, имеющих разные частоты (рис. У. 13, б) п общей полосе F. Двоичную информацию и последовательность можно заложить, меняя один из параметров элементарного ради о импульса. Эти адресные наборы импульсои доставляются на основе их представления в виде ЧВМ (рис. 9-13, в}; к ним предъявляются обычные требования xifpuuiiix
364

(с малыми боковыми лепссткамн) ешто корреляции иных функции и м;1лых значении взаимной корреляции. Изменение временного положения импульсов и различие п их частотах по^иоля-ют сравнительно простыми техническими ^рсдств^ми получить несколько тысяч частотно-временных колебании (ндресон) Ра^умсь:тся, не все комбинации ЧВМ используют и качестве адресных сигналов; среди них встречаются и такие, которые не обладают необходимыми корреляционными свойствами. Максимальное количество адресов, дли которых уронень боковых
гюпссткои корреляционных функции не превышает 1/V^T, приближается к FT, Сигналы
ЧВМ также являются разновидностью сигналов, различающихся по форме Их также можно р|11дслить как согласованными фильтрами, так и корреляторами.
Отметим в заключение, что и технической литературе имеется описание большого числа
р||1личных систем спя^и со свободным доступом. Наиболее характерными из них являются системы на 1000..1500 катиюи с 5(1.100 актшшыми абонентами
9.4. КОМБИНАЦИОННОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ СИГНАЛОВ
Принцип комбинационного уплотнения. При многоканальной передаче дискретных сообщений наряду с ЧРК., ВРК и разделения сигналов по форме используется комбинационный способ формирований группового сигнала. Сущность этого способа состоит в следующем,
Пусть необходимо организовать передачу N независимых дискретных сооб-шений по общему групповому тракту. Если элемент ;-го сообщения может принимать одно из т, возможных значений (/-= I, 2, ,... /V), то общее число значений, которое может принимать элемент /V-канального источника, объеди-

1аким образом, при комбинационном уплотнении каждое сочетание канальных сообщений отображается элементом группового сообщения с основанием кода (9.25), т.е. используя основание кода А/=п^, можно одновременно передавать информацию от Л/ индивидуальных источников, работающих с основанием кода т. Если, в частности, т = 2 (двоичные коды), а число каналов Л'= 2, то групповое сообщение Ь^- может принимать четыре возможных значения, соответствующих различным комбинациям нулей и единиц в обоих каналах, при N ^ 3 число различных комбинаций будет равно М= 8 и т.д. Задача теперь сводится к передаче некоторых чисел Ь^ определяющих номер комбинации. Эти числа могут передаваться посредством сигналов дискретной модуляции любого вида. Разделение сигналов, основанное на различии в комбинациях сигналов разных каналов, называется комбинационным. Структурная схема многоканальной системы с комбинационным (кодовым) разделением (уплотнением) представлена на рис. 9Л4. Здесь первичные сообщения *i0). ^(/), •••. ^л.(/) "т N источников поступают на вход кодера, выполняющего

365

функции устройства объединения каналов. Полученное групповое сообщение
й,(/) преобразуется с помощью группового модулятора ГМ в групповой сигнал
//Д?), поступающий в групповой тракт. На приемной стороне после демодуляции и декодировании формируются канальные сообщения, соответствующие ^

первичным сооощениям.
При игры комбинационного разделения смгнялод- Типичным примером комбинационного уплотнения иьлист^я ci\c-
тем;1 дпукр.ггнои ч.^топюн модуляции (.ДЧМ)'\ в которои лл<| передачи четырех комбинации с1ггн;|дов двух н^точнико^ (кяналси;} используют четыре p.uihi.ic '|;и;тоты: j\, /д. /i, 1\,
При двукратно» (ракетой модуляции (ДФМ) к,1ждой комби-
HilUHIl (ХЮбщСИИЙ 1-ГО И 2-ГО HCTO'lHHKl l;OU-TBl;-H;TLyCT ОПрС-ДСЛСННОС'iHil'ICHHC ф;1а1.1 ГруППОЕОГО СИГНЕ1Л,! tp], Грд, i|;| ИЛИ 1р.[
(т;|6л, 9,2).

В K^Hx.nsc нллк)с:т|И1|[|н принцип;! комипнацпонного разделения рассмотрим пример р,1.здсЛ1;ни^1 kllh.uioii при ДЧМ 1ри<:. 9. Г 5). Здесь принитыи сигнпл поя.ючся h;i фильтры Ф,, Ф;, Ф^- Ф^, подключенные к диодам Д| . ..., Д^ iibiiionHiiKiiifnM функции лстскторои, пи-шпно рлйотдющих i-\i\ общиг нв1ручкн. При передаче частоты f\ напряжение с: пыхода Ф| поп-
ЬОДНТСЯ ЧСрСЧ ДИОДЫ Л| И Д? К ВХОДНЫМ ^1|1Ж11М;1М С1| И (h ;1ППар;1ТОВ 1-ГО Н 2-ГО К;1Н,1Л01Э II СО-
ответстнии с тлбд, 9,2, При передаче частоты _/j нгшряжснис с фнльтри Фз иодюиочиется чсрея диоды Д^ н Ди цоотиет^тиенно к •5-1ЖНМ,1М U| и Оз' Все остги]ьные соединение H.I cscmc piEi:. 9.14. выполнены также в соответствии е чабл. 9-3. При оптимальном приеме для р.тели-ния енгиалой на частотах }\, /:,. /,. /, используют isMeero nonocom.ix фильтров согласоь.шньи;.
Сравнение системы ДЧМ с обычной двухканальной ЧМ системой с ЧРК. показывает, что обе системы занимают практически одинаковую полосу частот, однако мошность сигнала, требуемая для обеспечения заданной вероятности ошибки при ДЧМ, почти вдвое меньше, чем при ЧРК. Существенно меньше оказывается и пиковая мощность при ДЧМ. Поэтому в системах с огрЕШИчел-ной энергетикой комбинационное уплотнение по методу ДЧМ находит широкое применение.

п В принятых здесь аббрениатурах ДЧМ. \\ ДФМ первые буквы о^начии-гг "диукр.ггныс".
366

Комбинационные системы ДФМ на практике реализуются в виде двойной относительной фа^жой модуляции ДОФМ по тем же принципам, по которым вместо абсолютных систем ФМ используются относительные - ОФМ.
Аналогично можно формировать сигналы комбинационного уплотнения дня оольшого "1ИСЛЕ1 каналов — многократную частотную модуляцию (МЧМ).
многократную относительную фазовую модуляцию (МОФМ) и др.
В случае МЧМ при выборе частот, обеспечивающих ортогональность системы персдавае-мь^ сигналов .занимаемая полоса частот с ростом Л' уж;;]ичцЕ1ается экспоненциально. Вероятность ошибки п каждом канале с уиелнчснием Л'также подрастает.. но очень медленно. Поэтику такие системы применяют и теА случаях. когда нс:пользуе\(ый канал обладает большими 1|,и:тотными ресурсами, но его уиер готические чозможности ограничены.
li случае МОФМ, наоборот, занимаемая полоса частот ^ ростом Л' iio'lTH не уиелччлв,^-!-1-11, но вероятность ошиокн ушгличивастся o'^hi. быстро л л^чя сохр.ш^шя требуемой п&рно<л-п необходимо увсличниать мощносп, <.игн;у|.1. Такие системы прнголиы и тех ситуациях, когда сущестнуют жесткие ограничения полосы пропускания канал;!, ii мощность сигн.иш практически не лнмитиронана.
Рассмотренные примеры систем комбчнлщюнного уплотнения па основе сигналов МЧМ п МФМ по сущсстпу являются 'iiieTHNMH случаями систем передачи с мгюгоподиционными шгя.шами. При МЧМ получаем многочастотные еш-нали, а при МФМ - многофазные. Вместе с тем moskho модулировать одновременно несколько параметро» переносчика, например амплитуду " <}1.1эу, частоту и фалу и -гл.
В последнее црсмя большой интерес проявляется k сигнллам амплитудно-ф^овой моду-.inHiiii (ЛФМ), которые можно реализонать схемоп кивдратурион модуляции. В системах АФМ r течение интервала передачи одного члемеитарного сигнала его сраиа н амплитуда принимают иначсння, и1.|йра11ныс hi ряда ио-зможных лпекрстных значении ^мпдптуд и фаз. Кпждач комбинация значений амплитуды н фа^ы отображает один in многоио'|ццнонных сипг;ыо|;
^угтпового сигнала с основанием кода .I/ = 2^. Сигналы АФМ можно формировать, например, пугём многоуропнсвои амплитудной н фачоноп модуляции дьух квадратурных (сдьинутых по фазе на л/2} колебании несущей частоты. Если для модуляции синфазнон (ей присвоен
номер 1) и кщдратуриои (ей присноен помер 2) eoc-rai+л^юших использовать значения уров-ricii (| j -- ±1, то полуюиныч сигнал КАФМ-4 (рис, 9Л6» будет соотистетьоьат^ ДФМ. Если же
ллч модуляции как и синфазном, так и в квадратурном канале ислол^уются четырехуровневые си]-н,1Л|,г ('|з=:-;1.±3| то при jtom получается 16-ноаиино11П;1я КАФМ, которую можно

Расположение сигнальных точек 10-rio:iiiunoilno+i КАФМ на амплитудно-фазовой плоскости in о бранено на рис. 9.17. где точками пока.;аш,1 положения ко1Шс?ь иектора А/ при различных значениях С| и С^, В принципе для каждого числа М можно строить различные ансамбли сигналов. Так, кроме представленной на рис. У.16 и 9-]7 квадратурной сети, разрабатываются

367

анспм&ли сигналов ня основе треугольной сети, различит; ьариантьг круговых рис положен и и сигнальных точек и др. (см. гл. II).
В последние голы успешно распивается теория еш"н;1льн о-кодовых конструкции (СКК), направленная не! повышение скорости передачи И помехоустойчивости при существенных пг-
рпничсипях на энергетику и нанимаемую полосу частот. Подробнее вопросы СКК рассмотрены и г-']. 11.
9.5. ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ СИСТЕМ МНОГОКАНАЛЬНОЙ СВЯЗИ
Математическая модель многоканального сигнала. Для анализа переходных помех, возникающих при прохождении сигналов многоканальной связи чере^ групповой тракт передачи, необходимо иметь математическую модель этих сигналов. Формирование такой модели рассмотрим на примере многоканальной телефонии с ЧРК. В этом случае многоканальный сигнал представляет собой сумму преобразованных по частоте соответствующих первичных сигналов (см. рис, 9.2). В качестве модели многоканального сигнала в соответствии с рекомендациями МККТТ принимается гауссовский стационарный процесс U{I) с
нулевым средним значением U(i)=Q и дисперсией сг. Дело в том, что согласно предельной теореме теории вероятностей вероятностные характеристики суммы большого числа речевых сигналов независимых источников приближаются к характеристикам гауссовского шума. Гауссовская аппроксимация весьма точна при числе каналов N>24. С ростом числа каналов пик-фактор группового сигнала имеет тенденцию к снижению, приближаясь к 13 дБ, что соответствует величине пик-фактора белого шума^. Предположение о стационарности процесса справедливо для часа наибольшей нагрузки (ЧНН), когда загрузка максимальна и постоянна,

При определении ?с в (9.27) предполагалось, что канал непрерывно занят сигналом. Однако это не типично для телефонии, когда в среднем каждый ид говорящих тратит примерно одинаковое время на разговор и слушание. Имеются периоды, когда ни один из абонентов не говорит, ожидая ответа или обдумывая, что скачать. Эти факторы оцениваются коэффициентами активности и учитываются при проектировании многоканальных систем.
') В к^чс^тие порог,! перегрузки здесь принят уровень, пренышгюмып в течение 0.001% иремс-нн-
368

Влияние взаимных помех при разделении сигналов на пропускную способность многоканальных систем. Предельная пропускная способность системы передачи (бит/с) с равномерной АЧХ и линейной ФЧХ в предела полосы пропускания тракта передачи гфи наличии стационарного гауссонского шума среднеи мощностью Р^ и сигналов со средней мощностью /^ определяется по (Ьормуле Шеннона

При многоканальной передаче, как уже отмечалось, возникают специфические переходные помехи между каналами, обусловленные не ид сальностью разделяющих устройств на приёмной стороне и устройств формирования сигналов на передающей, линейными и нелинейными искажениями в групповом тракте передачи- Качество многоканальной системы с точки зрение переходных помех можно охарактеризовать величиной затухания (дБ) между влияющим /-м кана-;юм и подверженным влиянию k-w каналом:

где /; и /^ - мощности на входе влияющего и выходе подверженного влиянию каналов, затухание А^ называют также защищённостью канала от переходных помех. При большом числе каналов можно считать, что плотность вероятности помех подчиняется нормальному закону, а спектральная плотность мощности является равномерной. Иначе говоря, результирующую помеху, обусловленную действием шумов и переходных помех, можно считать гауссовской и квазибелой.

Из (9Л) следует, что переходные помехи ограничивают пропускную способность системы многоканальной связи. Расчёты показывают, что при
fi^O.Ol (4, ^20 дК) увеличение мощности сигнала /^ приводит к повышению
369

p
пропускной способности, если —S^. При дальнейшем увеличении мощности
сигнала пропускная способность практически не возрастает и определяется (9.31). Например, для систем многоканальной связи, работающих при огноше-
р нии сигнал-шум 40 дВ, или -'= Ю ', коэффициент ^ должен быть меньше
этого отношения. Практика проектирования аппаратуры многоканальной свя^и показывает, что для снижения уровня взаимных помех в системах ЧРК. приходится вводить защитные частотные интервалы между каинами, занимающие до 20 % общей полосы пропускания системы связи- Кроме того, предъявляются жесткие требования к линейным и нелинейным искажениям во всех ^вень^х тракта передачи.
9.6. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СЕТЕЙ СВЯЗИ
9.6.1. СЕТЬ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ И ЕЁ ЭЛЕМЕНТЫ
С целью организации обмена информацией между многими источниками и получателями информации каналы и системы передачи об ь единя ются в сети свя^ч — системы передачи и распределения информации (СЛРИ). иначе говори, под системой связи в широком смысле следует понимать организованные н единый комплекс системы передачи и распределения информации При отом отправителей и получателей информации называют пользователями или абонентами, Понятие распределения информации охватывает задачи распределения маршрутов передачи информации и связанные с ^тим ^е|,'|[|чи анализа и синтеза сетей связи и узлов коммутации. Задача распределения информации возникла сразу же вслед за созданием устройств для се передачи,
Примером простейшей СПРИ является полносвязная сеть (рис. 9.18), где абонентные (оконечные) пункты (ОП) соединены друг с другом по принципу "каждый с каждым". Такие сети относятся к некоммутируемым сетям, здесь связь между N пользователями осуществляется по закрепленным некоммуги-руемым каналам, В каждом ОП необходимо лишь располагать переключателем на N—\ положений, обеспечивЕНОЩИм подключение ОП к нужному каналу как при исходящей. 1ак и при вводящей связи.

К достоинствам некоммугируемых сетей относится то, что и них информация передаётся без потерь времени на ожидание соединения с ОП получателя и нет необходимости R передаче адреса вызываемого ОП, Вместе с тем при увеличении числа ОП резко возрастает число необходимых соединительных каналов. Например, если число ОП равно М то потребуется N(N-\)/2 каналов-
С целью сокращения числа необходимых кани-лов используют коммутируемые СПРИ, где ОП соединяются между собой не непосредственно, а через один или несколько узлов коммутации (УК), При коммутации каналов по переданному адресу ОП получателя отыскивается путь со свободными

Ч 7(1

н данный момент каналами. Сформированный таким образом составной канал предоставляется пользователям ОП (источника) и ОП (получателя) на время, необходимое для обмена информацией,
Короче говоря, коммутируемая СПРИ представляет собой совокупность ОП, УК и соединяющих их каналов (линии). На рис, 9.19 в качестве примера представлена структура коммутируемой телефонной сети. Назначение системы коммутации состоит в обеспечении возможности прохождения информации от любого ОП к любому другому ОП. выбранному иользователем. В данном случае в качестве УК служат телефонные станции |ТС). Телефонные аппараты (ТА) выполняют функции ОП и подключаются к ТС с помощью абонентских лникй (АЛ), Телефонные станции между собой связываются многоканальными (межстанционными) соединительными линиями (МЛ). Телефонные аппараты ТА1 и ТА2 пользователей соединены между собой с помощью составного коммутируемого кантов по цепи от ТА1 через TCi, TC4, ТСЗ, ТС6 к ТА2. Такой способ соединения носит название коммутации каналов (КК), Здесь сформированный канал предоставляется в полное распоряжение пользователей ТА1 и ТА2 вне зависимости от того, передастся ли информация по каналу или нет. При большой загрузке сети может случиться, что некоторый пользователь (абонент) может получить отказ на запрос об установлении связи с другим пользователем. Поэтому системы передачи и распределения информации проектируются так, чтобы вероятность отказа в обслуживании была меньше некоторой допустимой величины, однако полностью исключить такую ситуацию невозможно.
В дальнейшем будем считать, что в функции оконечного пункта (ОП) входит преобразование передаваемой информации в электрический сигнал и обратное преобразование электрического сигнала в соответствующим образом отображаемую информацию, а также формирование и передача управляющих сигналов, указывающих, в частности, адрес СП получателя информации. Источниками и получателями могут быть различные терминалы пользователей, компьютеры, принтеры или любые другие устройства передачи и (или) обработки данных,
Представленный на рис. 9Л9 способ КК нашёл широкое применение

371

в сетях телефонной связи на короткие расстояния, когда телефонные аппараты соединяются между собой низкочастотными линиями передачи. Способ КК является далеко не единственным. Во многих случаях (в особенности при односторонней передаче информации) можно использовать способ коммутации сообщений (КС). В таких системах, построенных на базе ЭВМ, передаваемые сообщения, сопровождаемые адресом, принимаются на ОП отправителя без отказа, обрабатываются и накапливаются в памяти центра коммутации. Передача информации в адрес ОП получателя производится по мере освобождения необходимых каналов. При этом, естественно, возникает задержка, затрудняющая передачу информации в реальном масштабе времени, например, при телефонном разговоре.
С целью сокращенил Бремени задержки н современных СПРИ и с пользу стен разновидность способа КС, называемая {сол-шутацаей пакетов (КП). В сетях с КП от источника к получателю пеЕзедаютея короткие блоки данных, называемые пакетами. Наиболее типичные виды нагрузки создаёт передача данных в интерактивном диалоговом режиме, когда между терминалами (сюда относятся и компьютеры) передаются короткие пачки сообщений, содержащие 100-200 знаков. Под пакетом понимается при этом часть сообщения, представленная в виде блока с заголовками, имеющею установленный формат (структуру данных) и ограниченную длину передаваемая по сети как часть единого целого. К настоящему времени успешно разрабатываются и внедряются пакетные методы передачи речевых сигналов-
Анализ способов коммутации показывает, что коммутация каналов оправдана в том случае, если передача управляющих сигналов нанимает значительно меньше времени, чем передача полезной информации (например, в телефонной связи время разговора исчисляется минутами, а время соединения — миллисекундами)- Наоборот, если передача данных продолжается доли секунды, то установление двустороннего канала для этой цели не оправдано. При передаче коротких пакетов (деитограмм) никакого начального соединения не устанавливается, выбор маршрута в промежуточные узлах выполняется на основе адреса ОП получателя, содержащегося в каждой дейтограмме. Блокировка (отказ) при коммутации пакетов происходит гораздо реже, чем блокировка о сети с коммутацией каналов,
Из приведенного краткого анализа очевидно, что функции и требованил к коммутационным узлам с КК и КП совершенно различны- Однако по мерг развития интегральных сетей, в которых обрабатываются речь. данные и другие виды сообщений, в которые используется текннка КП, КК и гибридная техника, функции и требования к коммутационным узлам становятся сходными. Например, в цифровых СПРИ узлы коммутации строятся в расчете и на обработку пакетов, и на обработку вызовов с коммутацией каналов. ане!логично подходят к построению систем коммутации пакетов, которые позволяют дополнительно осуществить интеграцию обработки речевых сигналов для их передачи н пакетном режиме. Другая возможность - осуществлять коммутацию каналов при передаче сигналов в цифровой форме.
При увеличении числа ОП и их территориальной разобщенности возникает задача выбора структуры сети, размещения узлов коммутации, определения числа соединительных каналов. Оптимизация затрат за счет выбора предпочтительного соотношенил между средствами передачи и коммутации является одной из главных задач проектирования сетей связи.
372

9.6.2. МЕТОДЫ КОММУТАЦИИ В СЕТЯХ СВЯЗИ
Требования к коммутационным устройствам. У течение многих лет работы по созданию техники коммутации и •электрическом снязи (ЭС) были направлены про имуще огненно на разработку а ктомати четких телефонных станции (АТС), поскольку телефонная связь милялаеь наиболее массовым видом ЭС. Нагрузк.1 телефонной сети зависит от количества, времени возникновения и продолжительности телефонных разговоров. Под интенсивностью нагрузки у понимается в телефонии среднее число нызоиоь в один час, Зи единицу нагрузки А = гУ (Г - среднее Бремя занятия станции при одном вызове) принимается один Эрланг 0 часо-занчтие. il час). Q течение суток нагрузка и^меняитс^. достигая максимума л ЧИН. Каждый абонент в среднем дает нагрузку d диапазоне П,06— 0,15 Эрл. По этим значениям раесчиты-паются телефонная есть и ее ко.ммут-ацтюнные системы.
Ноли и пучке, который обслуживает без ожидании (йез о4ерсди) любое число п источников нагрузки, со.здающид пу;1ссоно1эскцй поток иы^оион с иитенсииностыо \, имеется m < 11 кпн;1ЛОВ| каждый иэ которых :i а и и мается "ызовом в среднем на время 7, то вероятност!, потерь сооешесния (блокировки, т,е. вероятность того. что все KairiL'ihi будут заняты) плодится ло фоимулс Эрланг;! UOi

где А-^Т интенсивность н;11-ружи, Эрл. Таким обр^чом, в часто испол1^уемои на практике системе без ожидании обеспечиваются многие, но не все возможные соединения. Это приводит к появлению .потерь (отказов), допустимая исроятность которых лежит в прЕ-дслах 0,(Ю1...0,01,
При сравнительно небольших значениях А (5 < А < 5[?) полезны некоторые приближения с ПОМОШ1-Ю которых можно кыразить при заданной ие|)оятно1:ти блокироики р], неличину минимального необходимого 'ine.'l.t каналов /// как линенную функцию Л:

Статистические характеристики потока иызоьон без ожиданий и с ожиданиями изучаются н;э ochoiee методои теории телеграф и ка. Эт.1 'гео1»ия позволяет установи-гь трсбонания к устройствам коммут<1и1-|и л числу линии, при которых гарантируется удовлетвори тельное качсет-ио связи при заданном проценте открои il'ih времени ожидания.
П ростра нственняя коммутации. Оенонным функцион;|лшым блоком ЛТС кнк узла коммутации яэЕляе^м коммутационное полс^ от структуры которого зешнсит ш:я схема оршниз.шии узла- К nepiion группе относятся структуры про стран стоенных коммугаиионн1.|х полей, характерных для ашпоговых сисгем коммутации. Вторую группу состнв/^яют коммутационные поля как с пространственной, так и с временной коммутацией- В упрощенном ниде блок-схема коммутационной станции представлец.! на рие^ 9-ЗГ» Здес», КП - комм^тиционное поле', пред-и значенное д-'|я вкодящих и иеходяших линии н;1 время передячи, СУ — система упруилсния усганов;]еннем соединенин и разъединения; ПО '- периферийное о бор уд о Bill же для сопряжении п рис мо-передающей аппаратуры и коммутационного поля аппаратуры сигнализации и кпн-гролч.
Коммутационное ноле емкостью п хт представляет собой многополюсник (матрицу) с // иходамн и m выходами, обеспсчлсающни неоиходимые соединения. При •электрическом соединении физически разд1!Л1.ных линий, не имеющих общих точек и могущих \\ любой мо

мент исиользоиатьея только для одного соединения, коммутациЕО называют ispo^mpaiscfnQeiiiioii, В случае, сели |эхпдяшие и исходящие кан^ы соединены l; общ^то цепь через электронные контакты, замыкаемые и соответствии с методом временного уплотнения лишь па короткие интервалы и/, коммутацию насыпают сремспшш.
Под пропуск нон способностью
373

дилены соединяться с таким же числом каналов н,1 выходе. Для про стронет пен ноги коммутатора одном ступени это погребонало бы 960 - %() tc'ick коммутации. В случае ж.е схемы В-П-В пусть во входных ККИ применяются л - 12[) входящих канальных интервалов. Тогда требуется —--К ККИ h.i входе ]l iiiKoe же количество на выходе. Длч: неблокирующей рабогы в точке пространственного коммутатор;! потребуется обеспечить К =1ч-\ ••= 239 различных соединений, Поскольку —=8, необходим пространственный коммутатор емкостью У у У. Очс-'?                       •             "
видно, что приведенное решение обеспечивает огромное уменьшение размеров схемы по сравнению с одноступе иным коммутатором (960 х 9Ы1). Если бы была применена трехступск-ная пространственная схема, то в нашем примере можно было обойтись 16УЛОО точками коммутации [30].
Выбор путей установления соединений носит случайный характер, соединения вочник.иот и ел уча иные моменты времени, между случайными линиями и занимают коммутационное по-j-ic u течение случайного времени. Поэтому и теории структур систем коммутации важное мс^ сто уделяется поискам оптнм.шьного иыбор;| путси установления соединении, при которых модно добиться упрощения структуры коммутационного поля (в частности, уменьшения 'тела точек коммутации) тл счет некоторого усложнения процеесои управления.
Ограничимся кратким упоминанием о схеме органи-гании вэ.гнмоденстния между аэьумн ОП чере^ коммутируемую сечь сияди. Если один и.э ОП инициирует передачу сообщения (ОП источник,!), то по абонентской линии (АЛ) он посылает сигнал 1^ы.юи;1 иа УК источника- Этот узел обеспс4И]^ает процесс устчноыгсння соединение с ОП - полутутелсл!. Отсутствие требуемых ресурсов для организации информационного обмена между 011ц и ОПп я сети привол!^ к omuy 11 соединении. Нсли же соединение между ОПц и УК - получателем уетаноплено. а ОПп готов принимать информацию и послал к ОПи соответствую щи и енгн;1л, начинасгея фаза передачи. Для се окончания ОП;1 или ОПц посылают и сеп, сигнал, разрывающий информационный канал.
Рассмотренный пыше принцип КК удобен при передаче длинных сообщении, когда продолжительность передачи сообщений существенно превышает время ует.шонленчм соединения (7'^ -у. l„j, Метод КК широко применяется в телефонных сетях, предоставляющих пользователям bo:! можнос-гь диалоговой сия-:эи.
Сети с коммутаций сообщений (КС) и номмутациеи пакетов (КП), Такие сети ориснтиро-в;|Ны на передачу да.НЕ1Ых. Основным достоинетном таких сетей помимо эффективного использования ресурсов CH4JH является полможность преобразования скоростей, форматов и кодов сообщении, по-^юл^юшего в^шмодсйегвоиать ра.щым ОП, и проверки прапильнпсти персдичи еооби|ений, обеспетиваюшей контроль псЕ'1-Еоети. При этом сообщение или пакет помимо содержательной части включает и служебные данн1,]с (поля начала сообщения, адре-c,i, символы коррекции ошибок, конца сообщения и др.). Позтому сообщения должны накапливаться в памяти у^ла КС (КП) и предварительно обрабатываться перед передачей. Это o.i-на'1ает, что структура УК должна б.г-жроватьея на специфицированной ЭВМ с многопрограммным унракленисм. Для определения характеристик п расчета узла КС ГКП) р.ирабатьг-вдюгея математические модели на основе методов теории массового обслуживши я.
9.6.3. МНОГОУРОВНЕВАЯ АРХИТЕКТУРА СВЯЗИ И ПРОТОКОЛЫ
Эталонная модель взаимодействия открытых систем- До сих пор обсуждались вопросы построения естеч. но не о га вари в или с ь требования к фор^е предсташюния переда паевых данных. Ок^ыниется, что для эффективной р^али^ации пропускной способности каналов передачи и коммутационных узлов необходимо соблюдение определённого набора стандартных npiiBH-'i, которые должны быть построены по принципу некоторой иерархии, т.с, разделены Eia опредЁленныс уровни. Набор стандартных процедур взаимодействия и программные срсдети, обеспечивающих установление елшн, прерынанис ^вя^и при необходимости и т.п,, обычно реализуется программно.
В основу многоуровневой архитектуры евя^и положена концепция эталонной модели взаимодействия открытых систем (БОС), обеспечивающей лиедение стандартов иу дюждуна-родном уровне для вновь создаваемых информационных сетей. Эталонная модель ВОС разработана Международной организацией по стандартизации (МОС) и ориентирована на
375

ныполнение следующих функции: продета пления данных и стандартно" форме, ^"^н между процессами информационного обмена it синхронизации их работы, упра^сни^ информ.щн-онио-1;ычислитсльн1.]МИ ресурсами, контроля ошибок и сохранности данных, управления битами данных и запоминающими устройствами, поддержки программ, обсс печи паю тих технологию передачи и обработки данных, тестирования и др.
Для упрощения разработки и pe.LiHiauiiil сетеной архитектуры каждая система ра.1биваег-ai на ряд киаз и независимых функциональных уроинен- При чтом [тимодьист^ис снетсм и сети продета ^ястсн в виде ьчан моден ывия между элементами (лоппсскпми о&ы;ктамп) сис-тсм одного функционального уроцня. Э-галлннля модель 1ЮС использует ixmi, уроинсн, nn>„i-^;шных и;1 рис. 923. Четыре ннисних урония предост-н^яют естеные услуги, три исрхнцх урои-h^i предоставляют услуги самим оконечным польл^вателям.
Уроиень кан;У1:1 передачи дднных. и ниход^нцииси поз mii'.i фичичсет^ш уроречь ибсспечи-идю-г клнцл бе^ошибочнои еия^и передачи между днум^1 учл;1мм is сети- Функция сетсичго
УРОВНЯ СОСТОИТ I! ТОМ. ЧТООМ УСТ.ЩОНИТЬ ;1ДреС ]1 Маршрут ДЛЯ ПСрСЛаЧП П,1КСТ;1 Д^ННЫК ПО 1Х-Г11
от узла передачи до у'!л;| иялначс1Щ51. Пакет может еодсрж.гп нее сообщения n-il] только 'меть сго-
Нижнии из исрхиик уровней ВОС, трансгюртныи уроиепь, обеспечивает скиознуы псрс-дччу Л.1ИНЫК между абонентами сети е сданным качеством обслуживай ич. которое iii^ihutc!! составным параметром, определяющим характеристики изии моле четьи и абоненгов: макии-м.шьнос иреми уст;1но11лепш1 соединения, пропускнлч способноеп.. иремя задержки, вероятность ошибки при передаче сообщений и т.п. Уровень се;1не;' опеепечии.ют организацию лп;1-Jioni между абонентами сети. т.е. упрдпл^иио очередностью перелачи данных, нх il]>t]opiireTciM, процедурок нос ста ловле ни я и т.л- Уроиень представление упр,и;л^ст и преобразует сиипксце блокон данных, которыми обмениваются окочсчные пользователи (коды, форматы данных, сжатие даннык, машинные мчыкм п т.п.). Наконец, прнкл.щной уровень служит для выполпе-нич всех информационно-вычислительных процессов^ п редо ста iin немых поль.кжатсл^м через транспортную сеть. электронная почта, телетекст, ф.жс, электронный перевпл денежных средсть, паке-гная псрсдач.1 речевых сооошечш] н др.
Поняти!! о протоколах. Пр-шнла и^аимодсистии^ об1»сктов одного уровне. naJbinae'.n.ic протоколами, определяют логическое ina и моде пет пне. В -дтплоннои модели ВОС прнплт-л концепция, п соответствии с которой ичаимодснсгьие объектов оанош уровне обсспечпи;|СТ1:м прсдоста11лснисм ему углуг смежным нижним уровнем, llpaimn.i вч.шмодгистинч оп-lcktoi;
смежных уровней в одной системе, а таюкс межсетевого обмена н^н.ж.нотсм тчиерфеисамч. Б настоящее ирсмч наиболее проработанными я|'-1"ют1;я основные стандарты МежлунаролЕюп? консультчтпьЕЮГо комитета по телефонии ц телеграфии (МК.КТТ") и МОС, ни них ориентированы проекты крупных сетей.
Широкое распространение получили сети передачи данных с коммутацией h;ikcto« ь сл-о-пипсттзи со стандартом Х-25 МККТТ. Эти сети являются се-гими передачи двнешх общего поль'юи;1ния, предостаиляюшими услуги трё'< нижних уровнен эталонной модели ВОС.
Рекомендации МККТТ Х.25 охватывает соединение термин.^юв передачи данные

376

(компьютеров и других систем и приборон пользователей) с сетью передачи данным. Общим для любых устронстп пользователи шш^ется н^эв.^пс оконечное yanpoficmao передачи дачных (ОУПД). Соединение этого устройств" с сетью осуществляется чсрс^ специальное линейное оборудонание. низъпЕ^с.мое Jfiif/сццым устройством передачи дачных (ЛУПД}, Обычно ОУПД требует устдповисни я соединения с другим ОУПД и помощью сети. Доступом ОУПД к сети управляет ЛУПД, с которым ато ОУПД соединяется. Сеть обеспечивает управление соединением между устройствами ЛУПД, Протико-'i Х.25 управляет только обменом данных между ОУПД и ЛУПД hel к;1Ясдом конце.
Таким образом, протокол Х.25 милуется протоколом сопряжения, ои упряиляет вэаимо-д^н^тьием между ОУПД и ЛУПД. Протокол Х.35 организован по греху р о пне во и архитектуре, соответствующе, и трем нижним уровням модели ВОС (рис. 9-23). Как н в архитектуре ВОС |)[fc. У.22, нижние! ф и'!» ч секи и уровень обсспгчишют необходимое ^и^ическое соединение между ОУПД н ЛУПД. Блоку уровня кан,ии нрисноено специальное незнание "кядр". Тнпонои формат клдра показан на рис. 9.34. Начало и конец кадра обозначаются специ^чьной воеьмн-р.иряднон кимбинаииеи снмш»-'юн OllllitO, o6oJHa4CHno[i буквой Ф. Букнои А обозначено поле адреса, У — поле управляющих енмволои, а ПС -- поле проиерочнь^ символои. служащих дл^! обн^ружснич ошибок. Букиои И ооолначено информационное поле, и котором располагаются данные, полученные от иы те стоящего естсного уровня (пакет). Сетевому уровню ВОС в протоколе сопряжения Х.35 соотвстегиует уровень пакетов Между ОУПД н ЛУПД, с которым оно соединяется, может быть у еш ношено до 4096 капало». С •этой цслыо применя-i;ti;si 13-разрядное адресное поле. Каждый пакет данных о-г ОУПД при установлении соединения чссст свои 12-разрядный номер логического канала. Очередной задачей уровня пакетов протокола Х.25 является предоставление процедур для реализации кажлоп услуги, включая процедуры установления соединения и разъединения, защиты от ошибок. Подробности процедур уроння пакетов, а также р^лнчпые форматы пакетов, механизмы управления потоком в протоколе Х.25 описаны ь специальной литературе |30]. Имеются также описания протоколов других уроинен архитектуры ВОС.
9.6.4. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СЕТЕЙ СВЯЗИ
Комплекс электросвязи является составной частью инфраструктуры любон страны. Взаимосоязная сеть связи РФ (ВСС РФ), обеспечивающая предостав-л^нне пользователям услуг ЭС на всей территории страны и за её пределами, включает в себя сети общего пользования (ОП, открытые для любых физических и юридических диц) и ведомственные сети (ВС для производственных и специальных нужд, для управления обороны, безопасности и охраны порядка) с о&щим централизованным управлением, независимо от ведомственной принадлежности и форм собственности.
Основой при построении ВСС является первичная сеть, состоящая и^ совокупности оконечных пунктов, линий передачи и узлов коммутации, образующих сеть типовых каналов и типовых групповых трактов, обеспечивающих
377

передачу любых видов информации. Первичная сеть объединяет магистральные, а также зоновые и местные (городские и сельские) первичные сети. Зоновые первичные сети - это сети областного, краевого или республиканского значение связывающие местные сети с центром зоны и между собой. Зоновые сети с помощью машстральных линий объединяются во ВСС страны.
На базе типовых каналов и трактов первичной сети образуются вторичные сети, которые а зависимости от вида передаваемой информации подразделяются на телефонные, телеграфные, сети передачи данных, звукового и телевизионного вещания, факсимильной связи, различные ведомственные сети (транспорта, морского и воздушного флота, сети связи для газопроводов и нефтепроводов, банковских структур и др,)- Каждая вторичнач сеть состоит из ОП, абонентских линий, коммутационных станций и узлов и соответствующие каналов или трактов, полученных от первичной сети. Иначе говоря, первичные сети обеспечивают передачу любых видов информации, вторичные сети "специализированы" по типу передаваемой информации.
Основным направлением развития первичной сети ВСС является внедрение цифровых систем передачи (ЦСП на металлическом кабеле, волоконно-оптические СП. спутниковые СП, цифровые РРЛ). Целью цифровизации должно стать создание цифровой первичной сети, предназначенной для предоставления цифровых каналов вторичным сетям и потребителям. При построении ВСС реализуется принцип организационного и техническою единства: проведение единой технической политики, применение единого komil'ickc^ максимально унифицированных технических средств, единой номенклатуры типовых каналов и сетевых трактов, построение единой для первичных и вторичных сетей системы технической эксплуатации.
Очередной этап развития ЦСП связан с внедрением систем синхронной цифровой иерархии (СЦИ или в английской литературе SDH), Применение СЦИ оказывается весьма эффективным, ибо они позволяет организовать доступ к отдельно взятому первичному потоку беч ряда преобразований (как в ЦСП плезиохронной иерархии, где цифровой поток формируется в последовательно соединённых мультиплексорах). Исходя из техноэкоцомических соображений минимальная пропускная способносгь ЦСП первого уровня, по определению МСЭ, должна быть равной 155,520 Мбит/с1'- Эта скорость соответствует модулю STML
Применение СЦИ стимулировало поиск новых структур первичной сети, В результате сформировался подход, основанный на широком применении кольцевых первичных сетей. В кольцевой сети для реализации заданных структур нгоричнык сетей (телефонной, передачи данных, кабельного телевидения. арендованных каналов) используются цифровые кроссовые узлы (ЦКУ),
Известно, что до 90 % всей информации человек получаст благодаря opi el-нам зрения. Сегодня адресная передача видеоинформации, в том числе группе абонентов, стала с технической и экономической точки зрения, реальностью, Создавать отдельную сеть для интерактивного обмена такой видеоинформацией вряд ли экономично. Появилась идея создания широкополосной цифровой
" Бизоиьш доступ 1В + D - дш цифровых к,ш;1Л,1 В со скоростью передачи 64 кент/с н один к^н-ш D со скоростью передачи 16 кбнт/с. К.ан;.ш.1 В используются дли передачи речевых сообщений и данных, канал D ~ длл передачи данных в режиме пакстнои коммутации и дл^1 уприндсння, С помощью указанных каналов можно ч аде истлевать до и терминалов' цнфриьон многофункциональный телефон, персон альныс компьютеры и др-
378