цией называется установление по заявке индивидуального соединения заданного входа системы с заданным ее выходом на время, необходимое для передачи информации между ними.

В зависимости от формы представления передаваемой через систему информации различают коммутацию цифровую и аналоговую. Цифровой коммутацией называется процесс, при котором соединения между вводом и выводом системы устанавливаются с помощью операций над цифровым сигналом без преобразования его в аналоговый сигнал.

ГОСТ 22670-77 вводит понятия однокоординатной и многокоординатной коммутации цифрового сигнала. Однокоординатной называется коммутация, при которой соединительные пути в системе отделены друг от друга по одному разделительному признаку (под разделительным признаком понимается параметр, по которому в системе происходит разделение соединительных путей между вводом и выводом системы). Если для осуществления коммутации используется две и более координаты, то говорят о многокоординатной коммутации.

Существует два принципа коммутации - с переключением трактов (коммутация каналов) и с запоминанием информации (коммутация с запоминанием). Коммутация каналов применяется в основном на сетях, к которым предъявляются два основных требования: время на установление соединения должно быть значительно меньше времени сеанса связи, и, кроме того, задержки информации при передаче должны быть минимальны. Обычно это сети, где необходимо обеспечить диалоговую работу. При этом способе соединительный путь между вводом и выводом системы предоставляется на время, необходимое для передачи всей информации. Коммутация каналов может быть реализована в системах с объединением частотно-разделенных каналов (ЧРК), системах с объединением время-разделенных каналов (ВРК) и др. (рис. 1.1). В системах передачи с объединением ЧРК для передачи сигналов по каждому каналу в диапазоне частот линейного тракта отводится определенная полоса частот.

Коммутация каналов

I i I

s я я

Коммутация с запоминанием

а и 3 а о X

S >s

Рис. 1.1. Виды коммутации

Чаше всего системы с объединением ЧРК передают аналоговые сигналы, поэтому иногда их называют аналоговыми системами передачи. В системе передачи с объединением ВРК для передачи сигнала по каждому каналу в линейном тракте отводится определенный интервал времени. Если в эти интервалы времени по каждому каналу передаются цифровые

1.2. Аналоговый, дискретный, цифровой сигналы

в системах электросвязи информация передается с помощью сигналов. Международный союз электросвязи дает следующее определение сигнала:

Сигналом систем электросвязи называется совокупность электромагнитных волн, которая распространяется по одностороннему каналу передачи и предназначена для воздействия на приемное устройство.

Из множества возможных физических параметров сигнала (например, амплитуда, фаза, частота колебания электромагнитной волны и т.д.) для отображения изменения передаваемого сообщения используется один или несколько параметров этого сигнала. Эти параметры называются представляющими.

Характер изменения представляющих параметров сигнала во времени позволяют ввести следующие математические модели сигнала:

1) аналоговый сигнал - сигнал у которого каждый представляющий параметр задается функцией непрерывного времени с непрерывным множеством возможных значений (рис. 1.2, а). Аналоговые сигналы очень широко применяются в телекоммуникациях. В телефонных сетях, например, это первичные сигналы, действующие в оконечных устройствах;

2) дискретный по уровню сигнал - сигнал, у которого значения представляющих параметров задается функцией непрерывного времени с конечным множеством возможных значений (рис. 1.2, б). Процесс дискретизации сигнала по уровню носит название квантования;

3) дискретный по времени сигнал - сигнал, у которого каждый представляющий параметр задается функцией дискретного времени с непрерывным множеством возможных значений (рис. 1.2, в). В аналого-цифровом преобразовании такие сигналы используются при формирования отсчетов аналогового сигнала и, в этом случае, для краткости называются дискретными сигналами;

4) цифровой сигнал - сигнал, у которого значения представляющих параметров задается функцией дискретного времени с конечным множеством возможных значений (рис. 1.2, г).

сигналы, то такие системы передачи с ВРК называются цифровыми системами передачи. Как правило, в таких системах применяется синхронное мультиплексирование.

Коммутация с запоминанием основана на передаче информации, заранее записанной в память узла коммутации. При этом данные могут быть преобразованы (изменена скорость передачи, изменен код, добавлена или удалена служебная информация). Коммутация с запоминанием применяется, как правило, на цифровых сетях и подразделяется на коммутацию сообщений и коммутацию пакетов. В первом случае сообщение передается целиком, согласно адресной части, помещаемой в заголовке сообщения. При коммутации пакетов сообщение разбивают на части определенной длины - пакеты, с целью минимизировать очереди в узлах коммутации и время обработки информации. Каждый пакет при этом получает свой заголовок. Сети с коммутацией пакетов (сети Х.25, Frame Relay, ATM) значительно превосходят сети с коммутацией сообщений в скорости, что позволяет использовать их в настоящее время не только для служб передачи данных, но и служб, работающих в интерактивном режиме. В системах коммутации с запоминанием применяется, как правило, асинхронное (статистическое) мультиплексирование, позволяющее в любой момент времени предоставить абоненту требуемую полосу пропускания цифрового тракта (при условии ее наличия).

Весь последующий материал (кроме особо оговоренных случаев) излагается для систем коммутации каналов.

Рис. 1.2. Аналоговый (а), дискретный по уровню (б), дискретный по времени (в), дискретный по уровню и времени (г) сигналы

Элементы структуры сети, которые используются для операций с аналоговыми (дискретными, цифровыми) сигналами, носят соответствующие названия:

- аналоговый (дискретный, цифровой) канал,

- аналоговое (дискретное, цифровое) устройство и т.д.

Цифровой сигнал называется п-ичным цифровым сигналом, если он имеет п возможных состояний представляющего параметра, каждое из которых соответствует различным сообщениям. При « = 2, 3, 4, 10 цифровой сигнал приобретает название.- двоичный, троичный, четверичный, .... десятичный цифровой сигнал.

Точная передача значений цифрового сигнала, заданного в виде значений амплитуды или точного значения изменения фазы, невозможна даже теоретически, так как требуемый для точной передачи значений сигнала канал должен иметь бесконечную полосу пропускания и линейные частотные характеристики в этом диапазоне частот. Поэтому разработчиками цифровых систем передачи был предложен другой подход: задача точной передачи значения сигнала была сведена к задаче распознавания образа.

Кратко рассмотрим суть этого метода на примере использования прямоугольных импульсов электрического сигнала в качестве представляющего параметра двоичного цифрового сигнала.

Прежде всего, было принято, что наличие прямоугольного импульса определенной амплитуды в канале означает передачу значения «1», а отсутствие прямоугольного сигнала означает «О» (рис. 1.3). Формирование идеального прямоугольного импульса и его передача по реальному каналу связи без искажений невозможны. Поэтому было решено, что реальный импульс электрического сигнала будет распознан как «1», если он попадет внутрь специально разработанного шаблона. Например, шаблон импульса для интерфейса 64 Кбит/с показан на рис. 1.4. Тем самым приемное устройство канала должно ответить на вопрос: принять импульс или нет, сравнивая его с шаблоном.

Если рассматривать двоичные сигналы и брать в качестве представляющих параметров отвлеченные значения «О» и «1», то внутри системы электросвязи двоичные цифровые сигналы могут передаваться, храниться и обрабатываться с использованием самых различных форм представления этих значений.