х по своїй природі даних. Джерелами дискретних даних є комп'ютери та інші обчислювальні пристрої, а джерелами аналогових даних є такі пристрою, як телефони, відеокамери, звуко-і відеозаписів апаратура. На ранніх етапах вирішення цієї проблеми в територіальних мережах всі типи даних передавалися в аналоговій формі, при цьому дискретні за своїм характером комп'ютерні дані перетворювалися в аналогову форму за допомогою модемів.
Однак у міру розвитку техніки знімання і передачі аналогових даних з'ясувалося, що передача їх в аналоговій формі не дозволяє поліпшити якість прийнятих на іншому кінці лінії даних, якщо вони істотно спотворилися при передачі. Сам аналоговий сигнал не дає ніяких вказівок ні про тому, що відбулося спотворення, ні про те, як його виправити, оскільки форма сигналу може бути будь-який, в тому числі і такий, яку зафіксував приймач. Поліпшення ж якості ліній, особливо територіальних, вимагає величезних зусиль і капіталовкладень. Тому на зміну аналоговій техніці запису і передачі звуку і зображення прийшла цифрова техніка. Ця техніка використовує так звану дискретну модуляцію вихідних безперервних у часі аналогових процесів.
В
Рис. 2.19. Дискретна модуляція безперервного процесу
Дискретні способи модуляції засновані на дискретизації безперервних процесів як за амплітудою, так і за часом О”ріс. 2.19). Розглянемо принципи іскретной модуляції на прикладі імпул'сно-кодової модуляції, ІКМ О”Pulse Amplitude Modulation, РАМ), яка широко застосовується в цифрової телефонії.
Амплітуда вихідної неперервної функції вимірюється за заданим періодом - за рахунок цього відбувається дискретизація за часом. Потім кожен завмер представляється у вигляді двійкового числа певної розрядності, що означає дискретизацію за значеннями функції - безперервне безліч можливих значень амплітуди замінюється дискретною безліччю її значень. Пристрій, який виконує подібну функцію, називається аналого-цифровим перетворювачем О”АЦП). Після цього заміри передаються по каналах зв'язку в вигляді послідовності одиниць і нулів. При цьому застосовуються ті ж методи кодування, що й у випадку передачі спочатку дискретної інформації, тобто, наприклад, методи, засновані на коді B8ZS або 2В 1Q.
На приймальній стороні лінії коди перетворюються у вихідну послідовність біт, а спеціальна апаратура, звана цифро-аналоговим перетворювачем О”ЦАП), виробляє демодуляцию оцифрованих амплітуд безперервного сигналу, відновлюючи вихідну безперервну функцію часу.
Дискретна модуляції заснована на теорії відображення Найквіста - Котельникова. Відповідно до цієї теорії, аналогова безперервна функція, передана у вигляді послідовності її дискретних за часом значень, може бути точно відновлена, якщо частота дискретизації була в два або більше разів вище, ніж частота найвищої гармоніки спектра вихідної функції.
Якщо ця умова не дотримується, то відновлена функція буде істотно відрізнятися від початкової.
Перевагою цифрових методів запису, відтворення та передачі аналогової інформації є можливість контролю достовірності лічених з носія або отриманих по лінії зв'язку даних. Для цього можна застосовувати ті ж методи, які застосовуються для комп'ютерних даних О”і розглядаються більш докладно далі), - обчислення контрольної суми, повторна передача спотворених кадрів, застосування самокорегуюча кодів.
Для якісної передачі голосу в методі ІКМ використовується частота квантування амплітуди звукових коливань в 8000 Гц. Це пов'язано з тим, що в аналоговій телефонії для передачі голосу був обраний діапазон від 300 до 3400 Гц, який досить якісно передає всі основні гармоніки співрозмовників. Відповідно до теореми Найквіста - Котельникова для якісної передачі голосу досить вибрати частоту дискретизації, в два рази перевищує найвищу гармоніку безперервного сигналу, тобто 2 * 3400 = 6800 Гц. Обрана в дійсності частота дискретизації 8000 Гц забезпечує н екоторие запас якості. У методі ІКМ зазвичай використовується 7 або 8 біт коду для представлення амплітуди одного виміру. Відповідно це дає 127 або 256 градацій звукового сигналу, що виявляється цілком достатнім для якісної передачі голосу.
При використанні методу ІКМ для передачі одного голосового каналу необхідна пропускна здатність 56 або 64 Кбіт/с в залежності від того, якою кількістю біт представляється кожен завмер. Якщо для цих цілей використовується 7 біт, то при частоті передачі замірів в 8000 Гц отримуємо:
8000 * 7 = 56000 біт/с або 56 Кбіт/с;
а для випадку 8-ми біт:
8000 * 8 = 64000 біт/с або 64 Кбіт/с.
Стандартним є цифровий канал 64 Кбіт/с, який також називається елементарним каналом цифрових телефонних мереж.
Передача безперервного сигналу в дискретному вигляді вимагає від мереж жорсткого дотримання тимчасового інтервалу в 125 мкс О”соответствующего частоті дискретизації 8000 Гц) між сусідніми вимірами, тобто вимагає син...
