Методы мультиплексирования потоков данных. Частотное мультиплексирование

Первые системы телефонной связи использовали отдельные линии передачи для организации каждого канала. Идеи организации передачи нескольких телефонных каналов по одной линии или идеи мультиплексирования были впервые осуществлены еще в 1918г. с помощью механического коммутатора.

Под мультиплексированием (связисты используют термин уплотнение)будем понимать объединение нескольких меньших по емкости входных каналов связи в один канал большей емко­сти для его передачи по одному выходному каналу связи. Такой канал часто называют агрегат­ным, а трафик - агрегированным (т.е. объединенным). При реализации такого объединения теле­фонных каналов одной из основных задач является устранение взаимного влияния соседних ка­налов.

До последнего времени широко использовались два метода мультиплексирования:

- мультиплексирование с частотным разделением каналов (частотное мультиплексирование/уплотнение);

- мультиплексирование с временным разделением каналов (временное мультиплексирование/уплотнение).

При частотном мультиплексировании полоса частот выходного канала делится на некоторое число полос (подканалов) n, соответствующих по ширине основной полосе стандартного телефонно­го канала - 4 кГц.

Например, на рис. 1 показана такая группа из четырех каналов с полосой 4 кГц, отведенной под каждый канал, и частотами, сдвинутыми на 60 кГц в результате амплитудной модуляции поднесущих 12, 16 и 20 кГц (с подавлением левых боковых полос) и несущей 84 кГц (с подавлением правых боковых полос), см. рис. 2 ниже, каналы 1, 2 и 3.

Рис. 1. Вид канальной группы, полученной в результате частотного мультиплексирования

Каждый канал имеет фактическую полосу пропускания 3,1 кГц, формируемую полосовы­ми фильтрами с частотами среза, сдвинутыми на 4 кГц относительно друг друга. Например, фильтр первого канала имеет частоты среза 60,3 и 63.4 кГц, второго - 64.3 и 67,4 кГц и т.д. При больших уровнях сигнала в каналах защитной полосы 900 Гц между каналами недостаточно для полного подавления сигнала соседнего телефонного канала, что приводит к возникновению пере­крестной помехи на соседнем канале.

Для формирования канальных групп используется процедура ОБП-ПН - модуляции несу­щей и поднесущих по амплитуде с подавлением одной боковой полосы (ОБП - левой или правой) и подавлением несущей (ПН). Схема формирования канальных групп может быть разной. Стан­дарт CCITT рекомендует следующую систему группообразования:

- основная канальная группа (называемая первичной группой), состоящая из 12 стандартных телефонных каналов;

- основная супергруппа (называемая вторичной группой) - 5 канальных групп (т.е. 60 каналов);

- мастергруппа (называемая третичной группой) - 5 супергрупп (т.е. 300 каналов) или 10 супергрупп (т.е. 600 каналов), или 16 супергрупп (т.е. 960 каналов)

В процессе группообразования может быть использовано различное число мастергрупп и супергрупп. При этом образуются мультимастергруппы (называемые четверичными группами).

Формирование основной канальной группы показано на рис. 2, где используется двух­ступенчатая схема: на первой формируется группа из трех (правых) каналов ОБП - путем модуля­ции поднесущих 12, 16 и 20 кГц, на второй - канальная группа из 12 (левых) каналов ОБП - путем модуляции поднесущих 84,96, 108 и 120 кГц.

Рис. 2. Схема формирования основной канальной группы

В результате формируется канальная группа с шириной полосы 48 кГц (60-108 кГц), кото­рая используется для модуляции 5 несущих (420, 468, 512, 564, 612 кГц) при формировании супергруппы с шириной полосы 210 кГц (312-522 кГц) и.т.д.