Материал: Телекоммуникационные системы и сети - КНИГА

5. Какой должна выбираться частота следования импульсов, управляющих электронными ключами в системе передачи с ВРК, и почему?

Список литературы

1. Системы электросвязи: Учеб. для вузов / Г.П. Катунин, Б.И. Крук, В.П. Шувалов и др.; Под ред. В.П. Шувалова:- М.: Радио и связь, 1987. - 512 с.

2. Гитлиц М.В., Лев А.Ю. Теоретические основы многоканальной связи: Учеб. посо­бие для вузов. - М.: Радио и связь, 1985. - 248 с.

3. Дурнев В.Г., Зеневич А.Ф., Крук Б.И. и др. Электросвязь. Введение в специаль­ность. - М.: Радио и связь, 1988. - 240 с.

4. Цифровые и аналоговые системы передачи: Учебник для вузов / В.И. Иванов, В.Н. Гордиенко, Г.Н. Попов и др. - М.: Радио и связь, 1995.

Глава 5. Цифровые системы передачи

5.1. Формирование группового сигнала

Принцип чередования битов. Рассмотрим его на примере много-чои системы телеграфирования, предложенной в 1876 г. французским изобретателем Ж. Бодо.

Принцип использования телеграфной линии сразу несколькими аппаратами был довольно прост (рис. 5.1). На передающей и прием-ной станциях устанавливались абсолютно одинаковые устройства, их тали распределителями. Распределитель представлял собой круглый диск, на котором укреплялись неподвижные контакты - ламели, каждой ламели подключался свой телеграфный аппарат. Кроме неподвижных контактов, на диске имелся один подвижный (щетка), связанный с телеграфным проводом. Щетка приводилась в движение мотором. Вращаясь вокруг своей оси, она поочередно касалась каж-дой панели и таким путем соединяла подключенный к ламели теле графный аппарат с проводом. Каждому аппарату провод предостав­лялся периодически на короткое время - пока щетка скользила по ламели.

Рис. 5.1. Принцип многократного телеграфирования

Очевидно, связать передающий и приемный аппараты друг с дру­гом можно только тогда, когда щетки обоих распределителей одно­временно пройдут по ламелям, принадлежащим этим аппаратам. Чтобы не путаться, аппараты на передаче и приеме подключают к идентичным ламелям.

Главное здесь - вращение щеток распределителей с одной и той же скоростью. Начинать свое вращение они должны, конечно же, с одинаковых положений, например с первых ламелей. Если не выполнить последнее и, скажем, заставить передающую щетку на­чать движение с первой ламели, а приемную щетку - со второй, то аппарат 1 на передающей станции окажется связанным с аппара­том 2 на приемной станции, передающий аппарат 2-с приемным аппаратом 3 и т.д.

Вращение щеток с одной и той же скоростью называется синхрон­ным (от греческого - одновременный), а при совпадении их начальных положений еще и синфазным.

Обратите внимание, скорость передачи двоичных цифр в теле­графном проводе возросла, она стала больше той, которая имела бы место при подключении к проводу только одного передатчика и одно­го приемника (в примере на рис. 5.1 - в 4 раза).

Сколько телеграфных аппаратов можно подключить таким спо­собом к одному проводу или, иными словами, до какой степени можно «укорачивать» передаваемые импульсы? Это определяется несколь­кими факторами. Прежде всего тем, какой длительности импульсы способно зарегистрировать приемное устройство. Во времена Ж. Бо-до в приемниках телеграфных аппаратов использовались электро­магниты. Ясно, что эти электромеханические приборы не могли фик­сировать очень короткие импульсы, поэтому к проводу нельзя было подключать более 5...9 телеграфных аппаратов. Скорость передачи двоичных цифр в линии была невысока - 75...100 бит/с. Вот и успева­ли за минуту передать лишь 800...1200 букв или других знаков. Со­временные же электронные устройства регистрации умеют «ловить» чрезвычайно короткие импульсы, например такие, которые образуют­ся при скоростях в сотни мегабит в секунду.

Кроме того, для распространения по линии очень коротких импуль­сов (а это значит - передача высокоскоростная) она должна быть ши­рокополосной, скажем, такой, как спутниковая или оптическая. Нако­нец, когда с линией соединено очень много аппаратов, механические распределители не будут успевать «обслуживать» их. Нужны быстро­действующие «электронные щетки». Вернемся теперь к принципу объединения цифровых потоков. Он достаточно прост: сначала передается бит одного потока, затем следующего потока и так до тех пор, пока не будут пропущены в линию по одному биту каждого потока. Затем все повторяется сначала. Этот принцип уместно назвать чере-дованием битов.

Мультиплексирование первичных цифровых потоков. Ж. Бодо организовал для каждой пары телеграфных аппаратов свой канал свя-зи.На рис. 5.1 таких каналов четыре. Канал не существует постоянно: связь между аппаратами периодически прерывается. Канал возникает ко в строго определенные, отведенные для данной пары аппара-тов, промежутки времени, которые так и называют «канальные».

Попробуем реализовать идею Ж. Бодо - передачу по одной линии связи потоков цифр от нескольких телеграфных аппаратов - на основе современных технических средств (рис. 5.2).

Прежде всего для организации каналов нам потребуются «электронные щетки», которые будут подключать по очереди телеграфные Фаты к линии. Подобные устройства выпускаются промышленностью, и мы можем воспользоваться готовыми изделиями. Это - мультиплексоры. Выполняются они в виде микросхем, а их функции – как раз те, что заложены в механических распределениях Бодо: подключать то или иное из соединенных с его входами устройств к общему выходу. Поэтому в корпусе микросхемы предусмотрены ножки, которые являются входными шинами {в зависимости от типа микросхемы число этих ножек может быть разным), и одна ножка - выходная шина.

Но иметь мультиплексоры - еще полдела. Образно говоря, они подобны помещению с несколькими входными дверями и одной вы ходной. Кто-то еще должен открывать двери. В распределителе Бодо эту «миссию» брал на себя мотор - он «вел» щетку по ламелям. В мультиплексоре этим занимаются специальные управляющие им­пульсы. Они-то и приоткрывают на миг каждую его «входную дверь», пропуская «томящийся» за ней импульс.

Система управления мультиплексором заслуживает того, чтобы немного на ней задержаться. Для подачи управляющих импульсов в корпусе микросхемы предусмотрены дополнительные ножки. Управление «дверями» осуществляется двоичным кодом, и для каж­дого разряда нужна своя ножка.

Представьте, что мультиплексор имеет четыре входа. Тогда для перебора всех входов достаточно использовать 2-разрядный двоич­ный код, дающий четыре комбинации цифр: 00, 01, 10, 11, и, значит, для организации управляющих шин в корпусе нужны всего две до­полнительные ножки - по числу разрядов. Соединение аппаратов с линией происходит по очень простому правилу. На управляющих шинах комбинация 00 - к выходу мультиплексора подключен его первый вход, комбинация 01 - подключен только второй вход, ком­бинация сменилась на 10 - только третий вход и, наконец, при ком­бинации 11 - подключен только четвертый вход. Если входов не че­тыре, а восемь, для управления достаточно иметь три двоичных разряда, в случае 16 входов- четыре разряда, а для 32 входов -всего пять разрядов.

Промышленностью выпускаются самые разнообразные двоичные счетчики. Все они «умеют» считать двоичные числа: одни - от 0 до 3, другие - от 0 до 7, третьи - от 0 до 15 и т.д. Счетчик «называет» следующую цифру только при получении разрешения. Это делает еще одна, третья по счету, микросхема - тактовый генератор, кото­рый такт за тактом выдает один за одним импульсы, «разрешаю­щие» счет.

«Электронные щетки» на приемной станции не отличаются от сво­их собратьев, «работающих на передачу»: они аналогичным путем подключают линию поочередно к приемным аппаратам. Только назы­вают их демультиплексором, подчеркивая приставкой «де» обратную по сравнению с мультиплексором функцию: не аппараты - к линии, а линию - к аппаратам. В качестве линии связи выберем самую со­временную - одно из волокон в оптическом кабеле связи. Ввести в него луч света проще всего с помощью светодиода, а управлять его светопотоком будут сами передаваемые импульсы: есть импульс на выходе мультиплексора - светодиод излучает свет, нет импульса - и светодиод «молчит». Проект готов - с помощью современного обору­дования организовано четыре канала для передачи цифровых пото­ков между телеграфными аппаратами.

Таким путем можно создавать каналы не только для телеграфных сообщений. В схеме ничего не изменится, если вместо них на входы мультиплексора будут поступать двоичные импульсы, например, речевых сигналов. Правда, скорости цифровых потоков при разговорной речи в сотни раз выше, чем при телеграфировании, и это требует более частого открывания «дверей» мультиплексора. Но данная проблема решается довольно просто: нужно только повысить в соответствующее число раз частоту следования импульсов тактового генератора.

Принцип чередования кодовых комбинаций. Можно подать в линию целиком кодовую комбинацию буквы текста или элемента изображения, или отсчета микрофонного тока (смотря, что передается -текст,изображение или речь), взяв ее из первого потока, следом вы-пустить в линию аналогичную кодовую комбинацию из второго потока, затем-из третьего и т.д. Иногда бывает важно сохранить, не разбивая двоичный код элемента сообщения. Такое объединение потоков следовало бы назвать чередованием кодовых комбинаций.

Последний принцип также не нов. Его применил в одном из своих телеграфных аппаратов Ж. Бодо (рис. 5.3). Используемый для этих и распределитель состоял уже не из сплошных ламелей, а поде-ленных,1Х на пять сегментов каждая - по числу разрядов в кодовой ком-бинации (в коде Бодо каждая буква телеграфного текста кодировалась пятью двоичными символами). Щетка распределителя, скользя сегментам первой ламели, «считывала» в линию целиком кодовую комбинацию с первого телеграфного аппарата. При движении щетки сегментам второй ламели в линию «шла» буква от второго аппарата. И так до последней ламели.

Код буквы появлялся одновременно на всех сегментах. В первых аппаратах Бодо телеграфисты кодировали текст непосредственно во время передачи. Для этого на передатчике имелись пять клавиш (по сути, пять телеграфных ключей). Нажимая их в нужной комбинации, сразу получали код буквы. Каждая клавиша (или ключ) была подклю­чена к своему сегменту. Таким образом, кодовая комбинация появля­лась на всех сегментах одновременно. Весьма важно нажать на кла­виши как раз в то время, когда щетка подойдет к ламели данного те­леграфного аппарата. Для этого в нужный момент раздавался акусти­ческий сигнал, и только тогда телеграфист нажимал клавиши. Специ­альная блокировка удерживала их в этом положении до конца пере­дачи комбинации.