6.

KANAŁY TRANSMISYJNE

Kanały transmisyjne (tory) służą do przesyłania sygnałów, które są nośnikami informacji,

zarówno w telekomunikacji jak i w szeroko pojętej transmisji danych. Drogi transmisyjne
mogą być realizowane w postaci torów:

♦

przewodowych

- tory te są miedziane i mogą być:

♦

symetryczne

złożone

z

dwóch

jednakowych

przewodów

oddzielonych

dialektrykiem

i

przebiegających

praktycznie

równolegle obok siebie. Podstawową wadą torów symetrycznych
jest przenikanie energii przenoszonych sygnałów z toru do toru ze
względu na sprzężenia elektryczne, magnetyczne i upłynnościowe.

♦

współosiowe złożone z izolowanych kabli współosiowych,
zastosowanie współosiowych kabli eliminuje efekty sprzężeń
ponieważ pole elektromagnetyczne transmitowanego sygnału jest
zamknięte

wewnątrz

cylindra

toru.

Charakterystyki

torów

współosiowych pozwalają na ich współpracę z magistralami.

♦

radiowych

- tory takie tworzone są z łańcucha torów radiowych realizowanych z
par

mikrofalowych,

nadajników

i

odbiorników

z

antenami

kierunkowymi, współpracującymi ze sobą na odległości horyzontalne
(kilkadziesiąt kilometrów).

♦

satelitarnych

- tory takie są tworzone na bazie radiowych torów satelitarnych i mają
podstawowe znaczenie w połączeniach międzykontynentalnych.
Podstawowymi cechami torów satelitarnych są:

♦

duży czas propagacji sygnału (opóźność) dla połączeń z satelitą,

i wynosi on dla satelity orbitalnego

≤

100ms, dla stacjonarnego

≤

260ms. Utrudnia to działanie systemów zabezpieczania przed

błędami oraz możliwość stosowania procedur naprzemiennej
wymiany danych i sterowania w sieciach.

♦

charakter zakłóceń w kanale satelitarnym. Jest on zbliżony do

szumu białego.

♦

falowodowych

- tworzone są na bazie torów falowodowych stosowane w
ograniczonej skali w paśmie 40 – 80 GHz,

♦

ś

wiatłowodowych - transmisja w torach światłowodowych odbywa się za pomocą fal

ś

wietlnych z zakresu bliskiej podczerwieni. Z tego względu wymagane

są inne urządzenia przetwarzające sygnały informacyjne niż to miało
miejsce w torach miedzianych. W chwili obecnej światłowody
wypierają przewody miedziane we wszystkich zastosowaniach
telekomunikacyjnych a szczególnie w teleinformatyce.

7.

SYSTEMY TRANSMISYJNE

Tory transmisyjne wraz z dodatkowym wyposażeniem pełnią funkcje łączy telefonicznych.

Transmisja naturalna w torze przewodowym na większe odległości wymaga co najmniej
skompensowania nadmiernej tłumienności toru poprzez zastosowanie wzmacniaczy.
Konieczność wielokrotnego wykorzystania torów transmisyjnych wymaga tworzenia
systemów wielokrotnych (systemy utworzone z wielu kanałów w torze). Struktura takich
systemów poważnie wpływa na możliwości wykorzystania sieci telefonicznej do transmisji
danych i w szczególności do tworzenia na jej bazie sieci teleinformatycznej.

Powszechnie są stosowane dwa systemy transmisji sygnału telefonicznego.

1. systemy analogowe - transmisja sygnału ciągłego w paśmie naturalnym lub w paśmie

przesuniętym drogą modulacji,

2. systemy cyfrowe - transmisja informacji o skwantowanych wartościach kolejnych

próbek sygnału.

7.1

SYSTEMY ANALOGOWE

Sygnały analogowe przenoszą informację ze źródła do odbioru zarówno w paśmie

naturalnym jak i modulowanym. Drogą modulacji sygnały o ograniczonym widmie można
przesyłać w dowolne położenie. Przesyłanie sygnałów analogowych dotyczy głównie
systemów telekomunikacyjnych, które w rzeczywisty lub pozorny sposób zapewniają
bezpośrednie połączenia między abonentami. Zapewniają one natychmiastową wymianę
informacji oraz dają możliwość prowadzenia dialogu.

Modulacja sygnałów analogowych pozwala na utworzenie systemów zwielokrotnienia

częstotliwościowego. Krotności systemów, zgodnie z normami CCITT ( Comité Consultatif
International Télégraphique et Téléphonique ) mogą wynosić odpowiednio: 12, 24, 60, 120,
960, 2700, itd. do 10800. Struktura systemu utworzona jest na bazie jednostki podstawowej,
jako 12 kanałowa grupa pierwotna. Grupa pierwotna przyjmuje rozstaw kanałów co 4 kHz,
zajmuje więc pasmo 4x12 =48 kHz. Występuje w dwóch wariantach

•

A - pasmo 12 ÷ 60 kHz

•

B – pasmo 60 ÷ 108 kHz.

A B

0 12 60 108 kHz f

48 kHz

Rys.7. Budowa widma grupy pierwotnej

7.2.

SYSTEMY CYFROWE

Sygnały ciągłe we współrzędnych uogólnionych są opisywane funkcjami ciągłymi.

Przejście od reprezentacji ciągłej (analogowej) do cyfrowej jest wynikiem dyskretyzacji
sygnału. Dyskretyzacja sygnałów ciągłych zwiększa możliwości procesów transmisji,
przechowywania i przetwarzania. Umożliwia również stosowanie tych samych urządzeń
(kanały, elementy przetwarzania) do dużej liczby różnych sygnałów.

Pod pojęciem dyskretyzacji kryje się proces uzyskiwania z sygnału x(t) ciągu jego

przybliżonych wartości chwilowych x

*

(t

n

). Proces uzyskiwania dyskretnego w czasie ciągu

rzeczywistych wartości chwilowych sygnału nazywa się próbkowaniem, a elementy
otrzymane w wyniku tego procesu – próbkami.

Proces przyporządkowania wartościom rzeczywistym sygnału wartości przybliżonych,

takich, że (x(t) – x

*

(t))

≤

q/2 nazywa się kwantowaniem, a q – skok kwantowania.

Na podstawie reprezentacji dyskretnej można w drodze interpolacji uzyskać obraz sygnału

y(t). Odrębnym zagadnieniem w tym procesie jest więc problem dokładności odtwarzania
sygnału. Błąd, z jakim obraz ten przybliża sygnał pierwotny x(t) jest zależny od:

♦

parametrów dyskretyzacji – odstępu próbkowania i skoku kwantowania,

♦

rodzaju interpolacji.

8.

CENTRALE KOMUTACYJNE

8.1

KOMUTACJA PRZESTRZENNA ŁĄCZY

System przestrzenny komutacji należy do najstarszych układów przestrzennych łączy.

Realizowany był w starych centralach telefonii i telegrafii. W centralach tych przełącznikami
są wybieraki podnosząco-obrotowe (Strowgera). Wybierak taki jest przełącznikiem
zmieniającym położenie szczotki styku ruchomego według impulsów wybierczych dekadowej
tarczy numerowej. Zaletami takiego systemu komutacyjnego jest prostota konstrukcji i
ogromna elastyczność wynikająca z rozproszenia funkcji sterowania. Niestety centrale mają
ogromne wady; sekwencyjny charakter pracy wybieraków i rozproszenie sterowania
uniemożliwia wariantowe kierowanie ruchem, liczne ruchome styki oraz drgania powodują
liczne zakłócenia, nie można stosować scentralizowanego sterowania, mała szybkość.
8.2 SYSTEM KRZYśOWY

Prace prowadzone nad usprawnieniem centrali komutacyjnej przyczyniły się do

opracowania systemu krzyżowego, który umożliwia centralne sterowanie. W systemie
krzyżowym pole komutacyjne jest także typu elektromechanicznego zbudowane w postaci
matrycy krzyżujących się szyn stykowych. Połączenia otrzymuje się w miejscu skrzyżowania
dwóch szyn poruszanych elektromagnesami (rys.8)

1 2 3 4
1

2

3

4

Rys.8. Krzyżowe pole komutacyjne

Rzeczywiste moduły komutacyjne systemu krzyżowego zawierają setki szyn stykowych.

W realizacji połączenia uczestniczą grupy 7 lub 8 szyn, cztery praktycznie stanowią drogę
transmisyjną a pozostałe pełnią funkcje sygnalizacyjne i diagnostyczne. Na rysunku 9
przedstawiono uproszczony schemat organizacji centrali krzyżowej.

Moduły komutacyjne stanowią zespół liniowy KL i spełniają rolę koncenratora łączy.

Zespół liniowy umożliwia dołączenie do matrycy komutacyjnej MK 190-590 łączy
abonenckich. Matryca komutacyjna spełnia właściwą funkcję tworzenia połączeń między
łączami wejściowymi i wyjściowymi.

Centralną jednostką sterującą jest cechownik C. Cechownik interpretuje odebrany numer

abonenta wywołanego, określa drogę realizacji połączenia, lokalizuje i zlicza wolne łącza
komutacyjne, steruje nadawaniem sygnałów w kierunku aparatów końcowych. Cechownik
współpracuje z rejestrem R. Rejestr rozpoznaje numer abonenta wywołującego określa jego
kategorię i sposób obsługi. Praca takiej centrali odbywa się następująco:

K L
L

M K

R

C

K
L

1

2

3

4

1

2

3

4

Rys.9. Uproszczony schemat centrali krzyżowej. KL – koncentrator liniowy,

Mk – matryca komutacyjna, R – rejestr, C – cechownik.

•

sygnał podniesienia mikrofonu przez abonenta A przekazywany jest do cechownika,

•

cechownik przekazuje sygnał połączenia KL z rejestru R i odłącza się,

•

KL wprowadza do R numer linii wywołującej i kategorię obsługi, następnie R
przekazuje te informacje do C,

•

Cechownik C określa możliwe przebiegi połączenia, sprawdza ich realizowalność,
kontroluje zajętość odpowiednich organów, zestawia połączenie, włącza sygnał
dzwonienia i odłącza się,

•

po odebraniu połączenia przez abonenta B (podniesienie mikrofonu), dzwonienie
wyłącza się i połączenie jest gotowe do transmisji.

Konstrukcja krzyżowa pola komutującego pozwala na zredukowanie przerw i zakłóceń

impulsowych. Konstrukcja taka ma możliwość centralnego sterowania co rozszerza znacznie
zakres funkcji centrali. W systemie krzyżowym praktycznie udaje się uzyskać czas
nawiązywania połączenia rzędu 5 [s]. Czas ten jest wystarczający a nawet bardzo dobry dla
potrzeb telefonii, lecz zbyt duży dla potrzeb teleinformatyki.

8.3

SYSTEMY ELEKTRONICZNE

Najnowszym rozwiązaniem systemów komutacyjnych są systemy elektroniczne. Główne

koncepcje łącznic elektronicznych były tworzone w latach 60-tych. Początkowo opracowane
zostały rozwiązania sterowania programowego. Przesyłanie sygnałów analogowych
wymagało przestrzennego podziału i stosowania elementów stykowych.

Powiązanie cyfrowej techniki transmisyjnej (modulacji kodowo-impulsowej PCM) z

cyfrową techniką komutacyjną umożliwiło powszechne stosowanie systemów komutacji
elektronicznej. Istotnym aspektem cyfrowej techniki telekomunikacyjnej jest wykorzystanie
techniki komputerowej i wspólnej bazy technologicznej. Jednym z najstarszych rozwiązań
systemu komutacyjnego do telefonii był francuski system E-10 Na rys.10 przedstawiono
schemat strukturalny łącznicy systemu E-10.

Rys.10. Schemat strukturalny łącznicy systemu E-10

B1 – blok przyłączeniowy, B2 – blok komutacyjny, B3 – blok sterujący, B4 – blok nadzorczy,

Ła – łącza abonenckie, Łc – łącza cyfrowe

W krótkim czasie po wprowadzeniu systemy E-10 zaczęły pojawiać się nowe rozwiązania

usprawniające transmisję wiadomości a następnie transmisję danych. Szczegółowe
omówienie poszczególnych systemów wykracza poza ramy niniejszego opracowania i może
stanowić odrębną pracę.

B1

B2

B4

B3

Ła

Łc

Łc

Łc

Łc

Łc