Московский Государственный Университет Связи и Информатики лекции

Вид материала

Содержание

C помощью одного бита можно записать только числа "0" или "1", двух бит
Любой непрерывный сигнал (процесс) можно описать его значениями через определенные, очень короткие промежутки времени (например,
Коммутация в цифровых телекоммникационных сетях
Sdh, sonet

Подобный материал:

1 ... 43 44 45 46 47 48 49 50 ... 156

C помощью одного бита можно записать только числа "0" или "1", двух бит -

числа от 0 до 3, трех бит - числа от 0 до 7, четырех бит - числа от 0 до 15 и т.д.

Имеем ряд чисел в десятичной системе счисления:

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, ..., 15, 16 и т.д.

Запись этих чисел в двоичной системе счисления в том же порядке:

0, 1, 10, 11, 100,101, 110, 111,1000,1001,1010, 1011, ...,1111, 10000 и т.д.,

В двоичной системе счисления даже малое число занимает много позиций.

Чтобы, например, записать числа от 0 до 1000, требуется 10 бит.

Запишем значения чисел с основанием два в порядке возрастания степеней:

2¹²=4096, 2¹¹=2048, 2¹⁰=1024, 2 ⁹=512, 2 ⁸=256, 2⁷=128, 2 ⁶=64, 2⁵=32, 2⁴=16, 2³=8, 2² =4, 2¹=2, 2°=1

Продолжим рассмотрение примера и в обратном порядке определим десятичное число по его записи в двоичной форме:

На входе декодера имеется число 789, записанное в двоичной форме:

(1100010101)₂.

Для наглядности число запишем с большими интервалами:

1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 - двоичный код числа 789

1х2⁹ 1х2⁸ 0х2⁷ 0х2⁶ 0х2⁵ 1х2⁴ 0х2³ 1х2² 0х2¹ 1х2⁰

512 256 0 0 0 16 0 4 0 1 - десятичный код числа 789

Сумма чисел и составляет исходное число 789.

Кодированию, как правило, подвергается только целое, отсчетное, значение числа, дробные значения определяют искажения, называемые ошибкой квантования. Однако ошибки квантования до 0,125мкс устраняются, и современные технологии (интегральные микросхемы - аналогово-цифровые преобразователи - АЦП - выпускаются с 8-, 10-, 12-, 16-... разрядными двоичными кодами) позволяют это делать успешно.

Скорость передачи данных – это количество бит, передаваемых в единицу времени (как правило, единица времени это - секунда).
^

Любой непрерывный сигнал (процесс) можно описать его значениями через определенные, очень короткие промежутки времени (например, - через 1,0с).

Этот процесс называется дискретизацией непрерывного сигнала.

s(t) Звук s(t)

Микрофон Линия

t_д 2t_д 3t_д 4t_д5t_дt Батарея

где:

t_д - интервал дискретизации;

Величина, обратная интервалу дискретизации, 1/t_д = f_д - называется частотой дискретизации.

Для исключения искажений интервалы дискретизации (частота дискретизации) подбираются таким образом, чтобы при восстановлении первичного сигнала на приемном конце информация не была бы потеряна.

Первичный сигнал не является синусоидальным, т.к. звук излучается не одним источником, а более, например, двумя. Для того, чтобы отследить все изменения результирующего звукового колебания, необходимо отсчетные значения брать с частотой, как минимум, вдвое превышающей частоту колебаний источника звукового колебания с наивысшей частотой.

В 1928г. Гарри Найквист (США), работая в AT&T, сформулировал, а в 1933г. В.А. Котельников доказал теорему, которая стала основополагающей в теории и технике цифровой связи. Суть теоремы состоит в следующем:

"непрерывный сигнал, у которого спектр ограничен максимальной частотой - F, может быть однозначно (корректно) восстановлен по его дискретным отсчетам, взятым с частотой:

f_д = 2F, т.е. через интервалы времени t_д = 1/f_д = 1/2F".

Если сигнал - речевой, то его эффективный спектр по рекомендации МСЭ-Т составляет 300,0 - 3400,0Гц.

При преобразовании аналогового сигнала в цифровой сигнал максимальную частоту спектра речевого сигнала 3400,0Гц округляют до 4000,0Гц.

Следовательно, отсчетные значения необходимо брать с частотой в два раза выше, а именно: 8000,0Гц (8,0кГц), т.е. 8000 измерений амплитуды аналоговой волны для ее корректного представления в цифровом виде.

Такое наложение двух потоков (аналоговой волны и импульсов) называется дискретизацией (процессом дискретизации).

В этом случае период дискретизации равен:

1/8000,0Гц = 0,000125с, или 125,0мкс.

Чем больше частота дискретизации, тем легче восстановить непрерывный исходный сигнал с помощью простейшего фильтра нижних частот (ФНЧ).
^

Коммутация в цифровых телекоммникационных сетях

Организация связи в распределенных телекоммуникационных сетях основана на принципах коммутации и реализуется в узлах коммутации (УК) и коммутационных станциях (КС).

КС и УК обеспечивают установление, поддержание и разъединение соединений между абонентскими устройствами (терминалами) пользователей. Каждому терминалу (телефонному аппарату, компьютеру и др.) присваивается адрес.

Существуют два основных принципа коммутации:

-непосредственное соединение, при котором в коммутационной системе

(УК, КС) осуществляется физическое соединение входящих в коммутационную систему каналов (линий связи) с соответствующими адресу (номеру) исходящими каналами (линиями связи) - такие системы называют системы с отказами;

-соединение с накоплением информации, при котором информация, поступающая от входящих в коммутационную систему каналов (линий связи), сначала записывается в запоминающем устройстве (ЗУ), а затем при наличии свободных исходящих каналов (линий связи) передается далее - такие системы называют системы с ожиданием.

Системы с отказами, предусматривающие хранение (из-за отсутствия в УК исходящих каналов) информации в абонентском устройстве, а не в ЗУ коммутационных систем, - это децентрализованные системы коммутации.

Системы с ожиданием, предусматривающие хранение информации в ЗУ коммутационных систем, - это централизованные системы коммутации.

Телефонная сеть общего пользования - ТфОП с коммутацией каналов (КК) мало приспособлена для обслуживания трафика передачи данных при работе в режиме диалога (интерактивном режиме), поскольку она принципиально проектируется для обслуживания речевых нагрузок с большими средними значениями времени занятий линий связи (3,0-4,0мин).

Сеть с коммутацией пакетов (КП) очень похожа на сеть с коммутацией сообщений (КС).

В сети с коммутацией пакетов сообщение в цифровом виде "разрезается" на пакеты для последующей передачи. Каждый пакет снабжается заголовком, содержащим адрес, маршрут следования и другую управляющую информацию, и пересылается по сети по принципу промежуточного накопления (как на сети с коммутацией сообщений).

В пункте назначения (узле коммутации) все пакеты собираются в исходное состояние, и сообщение доставляется устройством вывода данных по коммутируемому или некоммутируемому каналу связи (линии связи) в абонентский пункт.

Главная особенность режима коммутации пакетов состоит в совместном использовании линий (каналов) связи, поэтому тарифы на услуги сети с коммутацией пакетов для пользователей в перспективе должны быть значительно ниже тарифов на услуги сети с коммутацией каналов и ниже тарифов на услуги сети с коммутацией сообщений.

Основные недостатки сетей с коммутацией пакетов:

-задержки, связанные с накоплением информации и сборкой пакетов;

-в сетях с коммутацией пакетов не обеспечивается хранение сообщений для более поздней доставки, кроме случаев переприема пакетов с одного узла на другой.

Основные достоинства сетей с коммутацией пакетов:

-простота эксплуатации, обусловленная фиксированной длиной блоков данных, которые нужно хранить, обрабатывать и передавать;

-переход к пакетам открывает возможность передачи коротких сообщений в линию связи без ожидания в очереди обслуживания вслед за длинными сообщениями, что имеет место в сетях с коммутацией сообщений;

-малая вероятность ошибок, т.к. фиксированная длина пакетов в большинстве случаев меньше средней длины сообщений в сетях с коммутацией сообщений.

Принцип передачи информации способом КП используется и в компьютерных сетях.

Основные различия способов коммутации

Способ коммутации	Достоинства	Недостатки	Сети, Системы
Коммутация каналов (КК)	-задержка сообщений минимальна, в основном определяется временем установления соединения	-не возможно изменить полосу пропускания канала, -не возможна интеграция в одной сети служб с разными скоростями передачи	АМ, ЧМ, ИКМ
Коммутация сообщений (КС)	-очень высокие скорости передачи, -очень высокое использование каналов связи	-задержки из-за обработки информации в центрах (узлах) коммутации, -сложность передачи сигналов с разными скоростями	^ SDH, SONET
Коммутация пакетов (КП)	-динамическое изменение скорости передачи пакетов, -высокое использование каналов связи	-задержка речевого сообщения может быть недопустимо велика - (норма 25,0мс) до 50,0-100,0мс, -сложность обработки пакетов в центрах (узлах) коммутации	АТМ, Интернет, IP-телефония, LAN, WiFi, WiMAX, СПС, СПД

Типовой формат пакетов

Заголовок

Текст сообщения

Дополнительные символы

Адрес назначения

Код вида работы

Адрес источника

Номер пакета

Код длины пакета

Поля заголовка

Заголовок пакета обычно содержит ряд дополнительных полей помимо обязательного адресного поля (адреса назначения).

Код вида работы указывает, является ли этот пакет пакетом сообщения или управляющим пакетом.

Адрес источника используется для восстановления или идентификации пакета на узле назначения.

Последовательный номер пакета используется при "сборке" сообщения в пункте назначения для исключения ошибок и облегчения процедуры восстановления сообщений.

Код длины пакета используется в случае, если длина пакета меньше стандартной. Однако вместо кода длины пакета некоторые протоколы содержат специальные ограничители (флажки) в конце пакета, поэтому не применяют подсчет длины пакета.