|
Передача аналогового сигнала по цифровому каналу связи
В последние годы были разработаны устройства, обеспечивающие передачу голоса по сетям, изначально нацеленным на передачу данных, таким как Frame Relay и IP-сети. Движущей силой при этом является стремление сократить расходы на использование арендуемых линий связи и повысить эффективность применения выделенных корпоративных коммуникаций. В современных телефонных сетях, сигналы передаются в следующей форме - телефонный аппарат, стоящий у вас дома или в офисе (если в офисе используется местная АТС, то там все может быть устроено по-другому), соединен с телефонной станцией парой проводов, именуемой абонентским шлейфом, эта пара проводов используется и для подачи напряжения на цепь звукового сигнала телефонного аппарата при инициализации вызова, и для передачи звуковых сигналов АТС (непрерывный гудок, длинные или короткие гудки) на телефонный аппарат, и для передачи собственно речи во время связи. Нас будет интересовать в первую очередь то, что происходит с голосовым сигналом на пути его передачи от микрофона одного телефонного аппарата к громкоговорителю другого. В настоящее время этот путь чаще всего выглядит (во всяком случае должен выглядеть; в реальности это происходит только в том случае, когда на АТС установлено современное оборудование) следующим образом: микрофон преобразует звуки речи в аналоговый сигнал, передаваемый по абонентскому шлейфу к АТС. Если вызов адресован абоненту, находящемуся в зоне действия той же АТС, то коммутационная аппаратура просто замыкает абонентские шлейфы друг на друга, никак не вмешиваясь в процесс голосового обмена. Если же голос предстоит передавать дальше, то установленное на АТС оборудование оцифровывает его и передает полученную последовательность цифр по магистральным каналам связи. На противоположном конце АТС-адресат получает поток цифровых данных, восстанавливает по ним аналоговый голосовой сигнал и передает этот сигнал по абонентскому шлейфу на телефонный аппарат. Оцифровывать голос при передаче начали в первую очередь потому, что цифровой сигнал более устойчив к помехам и его использование позволяет повысить качество связи. Поскольку все преобразования из аналоговой формы в цифровую производятся на аппаратном уровне, они не приводят к ощутимым для абонента задержкам (при использовании современной аппаратной базы суммарная задержка, связанная с оцифровкой- восстановлением, составляет около 125 мкс). Одной из прикладных задач общей теории связи является повышение помехоустойчивости цифровой передачи речи (ЦПР – цифровая передача речи). Методы ЦПР (кодирования речи) ведут свою историю от первых, еще аналоговых, вокодеров (VOice CODer), схем распознавания речи с магнитного носителя и способов прямого цифрового представления непрерывного сигнала (АЦП). Соответствующие устройства называют кодерами (при прямом преобразовании), декодерами (при обратном преобразовании) или кодеками. В последние десятилетия применялись низкоэффективные устройства ЦПР; создание высокоэффективных устройств сдерживалось неразвитостью элементной базы. Сейчас же практически любая разработка реализуется "в железе" и поступает на рынок в считанные месяцы. В современных устройствах используются алгоритмы, рекомендованные Международным союзом электросвязи для конкретных скоростей передачи (стандарты кодирования речи), алгоритмы для кодеков стандартов сетей передачи (например, GSM и Inmarsat), национальные стандартизированные алгоритмы (в частности, стандарт США на скорость 4,8 кбит/с). Кроме того, кодеки могут изготавливаться по оригинальным специализированным алгоритмам. Сегодня появляются все новые и новые конфигурации систем передачи на базе разнородного оборудования, что, в первую очередь, связано с появлением частных сетей и использованием сетей передачи данных для передачи речи. Перед продавцами как систем передачи, так и их частей, а также перед руководителями предприятий, системными аналитиками и инженерами, администраторами сетей возникает задача согласования компонентов оборудования, необходимого для заданных схем организации связи. При этом многие стараются оптимизировать создаваемые системы передачи по различным критериям - цене, набору "высоких технологий", компактности аппаратных средств, удобству эксплуатации и другим. Обобщенная структурная схема системы передачи аналогового сигнала по цифровому каналу связи приведена на рис.1 (ИС - источник сигнала, КИ - кодер источника, КК - кодер канала, М - модулятор, ДМ - демодулятор, ДК - декодер канала, ДИ - декодер источника, ПИ - приемник сообщения, P - вероятность ошибки на канал Pош).  |
