Вопрос 4. Разновидности сигналов электросвязи, протоколы, интерфейс. Понятие открытых систем

Первичная сеть содержит аппаратуру многоканальных телекоммуникационных систем, т.е. систем передачи и линий передачи (линий связи), это совокупность универсальных или типовых каналов передачи. К таким каналам относятся аналоговый канал Тональной Частоты (канал ТЧ) с полосой эффективно передаваемых частот ((0,3…3,4) кГц), Основной Цифровой Канал (ОЦК) со скоростью передачи информации 64 кбит/с, а также каналы и тракты с большей пропускной способностью. В последние годы, если речь идет о цифровой первичной сети, как сети типовых каналов и трактов, используется название транспортная телекоммуникационная сеть. В дополнение указывается, как правило, технология оборудования сети, например, плезиохронной цифровой иерархии (Plesiochronous Digital Hierarchy – PDH, ПЦИ), синхронной цифровой иерархии (Synchronous Digital Hierarchy – SDH, СЦИ) и т. д.

Среди телекоммуникационных сетей различаются первичная сеть и вторичные сети.

Первичная и вторичная сети связи

На основе первичной сети создаются вторичные сети по видам электросвязи. Вторичная сеть некоторого вида электросвязи (например, Телефонная сеть Общего Пользования (ТфОП)) – представляет собой закрепленные за этой сетью каналы и тракты первичной сети, принадлежащие данной сети центры коммутации, аппаратуру передачи/приема и физические линии, а также оконечное оборудования данного вида связи (последнее ввиду принадлежности пользователям услуг электросвязи часто не относят к телекоммуникационной сети). Каждая вторичная сеть дает совокупность каналов соответствующего вида связи.

Основы вышеизложенного подхода к осуществлению электрической связи были реализованы в ЕАСС – Единой Автоматизированной Сети Связи Союза ССР.

В настоящий момент эта сеть, с соответствующими структурными и техническими изменениями, называется Взаимоувязанной Сетью Связи (ВСС) Российской Федерации. ВСС РФ развивается в соответствии с «Концепцией развития связи РФ» разработанной на период 1995-2015гг.

По территориальному признаку первичные и вторичные сети электросвязи делятся на магистральные, внутризоновые и местные.

Общепринято следующее содержательное толкование термину электросвязь. Связь представляет собой процесс передачи сообщений от источника к получателю.

Сообщением называют совокупность сведений о состоянии какого-либо материального объекта. Источник и получатель сообщений разделены некоторой средой, в которой источник образует возмущения, отображающие сообщение и воспринимаемые получателем.

Физическая реальность, изменения которой в пространстве и во времени отображают передаваемое сообщение, называется сигналом. Например, при разговоре источником сообщений является голосовой аппарат человека, в качестве сигнала выступает изменяющееся в пространстве и во времени воздушное давление - акустические волны; получателем служит человеческое ухо.

В современном обществе для передачи различного рода сообщений широко используются электрические сигналы - электромагнитные колебания, изменения параметров которых отображают передаваемые сообщения.

Электрические сигналы имеют ряд преимуществ перед сигналами другой физической природы - они могут передаваться на большие расстояния, их форму можно преобразовывать сравнительно простыми техническими средствами, скорость их распространения близка к скорости света.

Передача, излучение и прием сообщений по электромагнитным системам называется электросвязью.

Сигналы, как и сообщения, могут быть непрерывными и дискретными. Информационный параметр непрерывного сигнала с течением времени может принимать любые мгновенные значения в определенных пределах.

Непрерывный сигнал часто называют аналоговым.

Дискретный сигнал характеризуется конечным числом значений информационного параметра. Часто этот параметр принимает всего два значения. Рассмотрим графическую модель, отображающую принципиальные отличия формирования аналогового и дискретного сигналов (рис. 4.1.).

Рис. 4.1. Разновидности дискретных сигналов и их отличия по виду формирования от аналогового сигнала:

а) - дискретный по времени;

б) - дискретный по уровню;

в) - дискретный по времени и по уровню;

г) - цифровой двоичный сигнал.

Аналоговым сигналом в системах передачи называется непрерывный электрический или оптический сигналы F_н(t), параметры которого (амплитуда, частота или фаза) изменяются по закону непрерывной функции времени источника информации, например, речевого сообщения, подвижного или неподвижного изображения и т. д. Непрерывные сигналы могут принимать любые значения (бесконечное множество) в некоторых пределах.

Дискретные сигналы - состоят из отдельных элементов, принимающих конечное число различных значений. Аналоговые дискретные сигналы F_д(t) можно получить из непрерывных F_н(t), используя дискретизацию по времени (через интервал Т_д), квантование по амплитуде, или их одновременно.

Цифровой сигнал F_ц(t) формируется в виде группы импульсов в двоичной системе счисления, соответствующих амплитуде квантованного по уровню и дискретного по времени аналогового сигнала, при этом наличие электрического импульса соответствует "1" в двоичной системе счисления, а отсутствие - "0".

Основным преимуществом цифровых сигналов является высокая помехозащищенность, так как при наличии шумов и искажений при их передаче достаточно зарегистрировать на приеме наличие или отсутствие импульсов.

Преобразование непрерывного сигнала в цифровой может осуществляться при помощи импульсно - кодовой модуляции, дельта - модуляции, дифференциальной импульсно - кодовой модуляции (ИКМ, ДМ, ДИКМ) и их модификаций.

Таким образом, для получения цифрового сигнала принципиально необходимо произвести три основные операции над непрерывным сигналом: дискретизацию по времени, квантование по уровню и кодирование.

Передача профессиональной информации вследствие сетевого взаимодействия абонентов телекоммуникационной системы реализуется на основе многоуровневого подхода. При этом все множество функциональных модулей разбивается на уровни, образующие иерархию, то есть имеются вышележащие и нижележащие уровни. Преимуществом многоуровневого подхода является возможность модификации отдельных модулей без изменения остальной части системы. Модули нижнего уровня могут, например, обеспечивать надежную передачу электрических сигналов между двумя соседними узлами. Модули более высокого уровня организуют транспортировку сообщений в пределах всей сети, используя средства нижележащих уровней. На верх­нем уровне функционируют модули, обеспечивающие пользователям доступ к различным службам.

В процессе обмена сообщениями между двумя участниками необходимо организовать согласованную работу соответствующих уровней иерархии и принять различные соглашения. Например, оба участника должны согласовать уровни и форму электрических сигналов, установить методы контроля достоверности и т. д.

Соглашения должны быть приняты для всех уровней: от самого низкого - уровня передачи единичных элементов до самого высоко­го, реализующего сервис для пользователей сети.

На рис. 2.17 изображена модель взаимодействия двух узлов. С каждой стороны средства взаимодействия представлены четырьмя уровнями.

Рис. 4.2. Взаимодействие двух узлов при передаче сообщения по телекоммуникационной системе

Процедуру взаимодействия этих узлов можно описать в виде набора правил взаимодействия соответствующих уровней обеих участвующих сторон.

Формализованные правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты одноименных уровней разных узлов (систем), называются протоколами.

Модули соседних уровней одного узла также взаимодействуют друг с другом в соответствии с четко определенными правилами, которые называются интерфейсом.

В практике телекоммуникационных систем и сетей встречается несколько другое определение, не противоречащее рассмотренному: под стандартным интерфейсом понимается совокупность унифицированных аппаратных программных и конструкторских средств, необходимых для реализации взаимодействия различных функциональных элементов в системе или сети.

Кроме рассмотренных используется более узкое, чем интерфейс, понятие стык, которое обозначает совокупность соединительных цепей и правил взаимодействия различных устройств, определяющих тип и назначение соединительных цепей, порядок обмена, а также тип и форму сигналов, передаваемых по этим цепям.

Иерархически организованный набор протоколов, достаточный для организации взаимодействия узлов в сети, называется стеком коммуникационных протоколов. Коммуникационные протоколы могут быть реализованы аппаратно и программно. Протоколы нижних уровней реализуются комбинацией программных и аппаратных средств, а протоколы верхних уровней, как правило, чисто программными средствами. Протоколы реализуются не только компьютерами, но и другими сетевыми устройствами - концентраторами, мостами, коммутаторами, маршрутизаторами и т.д.

Связь компьютеров в сети осуществляется не напрямую, а через различные коммуникационные устройства. В зависимости от типа устройства в нем должны быть встроенные средства, реализующие тот или иной набор протоколов.

Из того, что протокол является соглашением, принятым двумя взаимодействующими объектами, в данном случае двумя работающими в сети компьютерами, совсем не следует, что он обязательно является стандартным. Но на практике при реализации сетей стремятся использовать стандартные протоколы. Это могут быть фирменные, национальные или международные стандарты.

В начале 1980-х годов ряд международных организаций по стандартизации - ISO, ITU-T и другие разработали модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI).

Дата добавления: 2014-01-07