9. Достоинства и недостатки систем с частотным разделением каналов связи.
В системах с ЧРК используются канальные сигналы, частотные спектры которых
располагаются в неперекрывающихся частотных полосах. Формирование канальных
сигналов осуществляется при помощи АМ, ЧМ или ФМ так, чтобы средние частоты
спектров канальных сигналов соответствовали средним частотам отведенных полос
каждого канала. В приемной части разделение каналов осуществляется набором
частотных фильтров, каждый из которых пропускает спектр частот, принадлежащий
только данному канальному сигналу. На рис. 2.1.1 показаны спектры сообщений,
передаваемых по трем каналам (а), спектры канальных сигналов (б) и спектр
сигнала, передаваемого по линии связи (в).
Рис. 2.1.1, а
Рис. 2.1.1, б
Рис. 2.1.1, в
Выбор способов модуляции (формирования) канальных сигналов позволяет
экономично использовать отведенную для передачи полосу частот. На первой
ступени модуляции (модуляции поднесущих) применяют АМ, ФМ или ЧМ. Для более
эффективного использования поднесущих могут применяться комбинированные
способы модуляции: одна и та же поднесущая подвергается АМ сообщением
источника одного канала и ФМ (ЧМ) – сообщением другого. При этом число
уплотняемых каналов увеличивается, однако возникают взаимные помехи при
выделении сообщений. Применение однополосной модуляции с полным или частичным
подавлением одной боковой и поднесущей (ОБП) позволяет разместить в той же
полосе частот примерно вдвое больше каналов.
На второй ступени модуляции (модуляции несущей) групповой сигнал модулирует
несущую по амплитуде, фазе или частоте. Таким образом, существуют различные
комбинации способов модуляции первой и второй ступеней, в соответствии с
которыми определяется тип системы с ЧРК, например АМ-АМ, АМ-ОБП, ФМ-АМ, ЧМ-ФМ
Достоинства:
1. Максимальная плотность каналов в занимаемой полосе частот.
2. Такие системы можно применять для любых видов систем связи.
Недостатки:
1. Использование аналогового сигнала при передаче сообщения.
2. Низкая помехоустойчивость при передаче на дальние расстояния.
3. Сложная конструктивная реализация систем.
4. Слабая защита от несанкционированного доступа к информации.
10. выбор несущей частоты (модуляции) при передаче сигналов по телефонным линиям связи.
Чтобы передать, цифровую информацию по аналоговым каналам связи, ее сначала нужно закодировать. Для этого можно использовать амплитудную (AM), частотную (ЧМ) или фазовую (ФМ) модуляции. Вначале разработчики остановили свой выбор именно на фазовой модуляции, поскольку ее помехоустойчивость оказалась выше других типов модуляции. Поэтому, чтобы поднять скорость передачи данных в четыре раза, достаточно было передавать два сигнала со сдвигом в 90°. Так появился протокол V.32, в котором максимальная скорость передачи данных составила 9600 bps, т. е. четырем фазовым состояниям сигнала (0°, 90°, 180° и 270°) сопоставили четыре возможные комбинации битов 00, 01,10 и 11. Дальнейшее увеличение скорости передачи данных за счет уменьшения фазового сдвига сигналов оказалось весьма проблематичным, поскольку такой сложный сигнал было очень тяжело декодировать на приемном конце из-за фазовых искажений сигнала, которые напрямую связаны с качеством канала связи. Поэтому разработчики решили остановиться на фазовом сдвиге в 90°, а дальнейшее увеличение скорости выполнить за счет амплитудной модуляции сложного сигнала. Так появилась квадратурная модуляция, благодаря которой удалось поднять скорость передачи данных в восемь раз! Таким образом, четырем фазовым состояниям аналогового сигнала соответствовали четыре возможные битовые комбинации, а еще два битовых состояния (0 и 1) удалось закодировать благодаря амплитудной модуляции. При этом семь битовых комбинаций закодированы с помощью фазовой и только одна - с помощью амплитудной модуляции. Причина проста - низкая помехоустойчивость последней.
В результате появился стандарт V.32bis, в котором максимальная скорость передачи данных ограничивалась 14400 bps при модуляционной скорости в 2400 бод. Разделив 14400 на 2400, получаем 6, а не 8. Специальный сектор стандартизации ITU-T при Международном телекоммуникационном союзе, рассмотрев все предложенные варианты, выбрал из восьми возможных шесть комбинаций сигнала, которые обеспечивали максимальную помехоустойчивость на среднестатистической аналоговой телефонной линии. В 1994 г. ITU-T наконец-то принял долгожданный стандарт V.34 для связи по обычным аналоговым телефонным линиям связи на скоростях до 28800 и даже до 33600 bps. В отличие от всех предыдущих, модуляционная скорость которых не превышала 2400 бод, в V.34 добавлены обязательные к применению модуляционные скорости -3000 и 3200 бод, а также дополнительные - 2743, 2800 и 3429 бод. Естественно, что их увеличение накладывает более жесткие требования к качеству телефонного канала связи. Фактически, с принятием стандарта V.34 разработчики подошли к теоретическому пределу, скорости передачи данных по аналоговым телефонным каналам связи. Дальнейшее ее повышение стало уже невозможно без применения иного подхода, поскольку ширина полосы пропускания телефонного канала связи ограничена соотношением 1 Hz = 1 бод, т. е. для достижения максимально возможной скорости по стандарту V.34 ширина полосы телефонного канала связи должна быть больше 3429 Hz. Кроме того, количество позиций в модуляционном пространстве, позволяющее закодировать в одном боде несколько бит, практически подошло к уровню шумов. А значит, дальнейшее увеличение позиций модуляционного пространства уже не будет различимо на приемной стороне из-за фазовых искажений и шумов.
Таким образом, можно констатировать, что V.34 - это последний протокол передачи данных по аналоговым линиям связи на скоростях близких к теоретическим
Как же удалось в протоколе V.90 поднять скорость передачи данных до 56 Kbps? Характерно, что скорость эта достижима только в одном направлении - от провайдера к конечному потребителю - за счет использования режима цифровой (а не аналоговой) передачи данных. В обратном направлении данные “текут” со скоростями, не превышающими 33600 bps, поскольку они передаются в обычном аналоговом режиме с использованием протокола V.34.
Соединение двух модемов, поддерживающих протокол V.90 на скоростях до 56 Kbps, невозможно, так как для этого необходимо сложное оборудование. Без него в лучшем случае можно получить скорость 28800 или 31200 bps, а учитывая качество отечественных телефонных каналов связи, и того ниже. Иными словами, модем с протоколом V.90, в 90% случаев будет соединяться с такими же модемами на скоростях, оговоренных стандартом V.34.
Стандарт V.90 еще называют V.PCM (Pulse Coded Modulation) или стандартом импульсно-кодовой модуляцией. При этом использование данного вида модуляции не нарушает требований протокола V.34 и других морально устаревших аналоговых стандартов. Таким образом, согласно V.90 поток данных, поступающих от провайдера к конечному потребителю, не проходит фазу аналогового кодирования. Вместо этого данные кодируются по методу РСМ, причем импульсы передаются на разных уровнях сигнала.
Естественно, что использование протокола V.90 накладывает очень жесткие условия на качество телефонных каналов связи и самой АТС. Причем пользовательская АТС и АТС провайдера должны быть цифровыми.
В цифровой телефонии частота сигнала дискретизации составляет 8 kHz, а число уровней дискретизации - 256, что соответствует восьми разрядам, поэтому максимальная скорость передачи данных может составлять 64 Kbps. Откуда же взялось ограничение в 56 Kbps в протоколе V.90? Дело в том, что понижение уровня передачи данных с 64 до 56 Kbps преследовало две цели. Во-первых, уменьшить нелинейные характеристики аналогового оборудования, которое обеспечивает связь с конечным потребителем, и во-вторых, уменьшить уровень шумов и перекрестных помех между соседними телефонными каналами.