Борис Крук - ...И мир загадочный за занавесом цифр. Цифровая связь

Последний принцип также не нов. Его применил в одном из своих телеграфных аппаратов Ж. Бодо. Используемый для этих целей распределитель состоял уже не из сплошных ламелей, а поделенных на пять сегментов каждая - по числу разрядов в кодовой комбинации (ведь в коде Бодо каждая буква телеграфного текста кодировалась пятью двоичными символами).

Щетка распределителя, скользя по сегментам первой ламели, "считывала" в линию целиком кодовую комбинацию с первого телеграфного аппарата. При движении щетки по сегментам второй ламели в линию "шла" буква от второго аппарата. И так до последней ламели.

Вы спросите, как же код буквы появлялся одновременно на всех сегментах? Очень просто. В первых аппаратах Бодо телеграфисты кодировали текст непосредственно во время передачи. Для этого на передатчике имелись пять клавиш (по сути, пять телеграфных ключей). Нажимая их в нужной комбинации, сразу получали код буквы. Каждая клавиша была подключена к своему сегменту. Таким образом, кодовая комбинация появлялась на всех сегментах одновременно. Весьма важно нажать на клавиши как раз в то время, когда щетка подойдет к ламели данного телеграфного аппарата. Для этого в нужный момент раздавался акустический сигнал и только тогда телеграфист нажимал клавиши. Специальная блокировка удерживала их в этом положении до конца передачи комбинации. Как видите, труд телеграфистов XIX века был нелегким и требовал внимания, быстроты реакции, словом, хорошей тренированности.

По принципу чередования кодовых комбинаций можно объединять потоки и с помощью современных микросхем, в частности мультиплексоров. В этом случае очередная "дверь" мультиплексора должна оставаться открытой до тех пор, пока не будет передана вся кодовая комбинация. Правда, нашу аппаратуру придется сделать сложнее. Поскольку биты из каждого цифрового потока поступают на входы мультиплексора непрерывно, то в каждом канале потребуется устройство памяти (запоминающее устройство - ЗУ), в котором биты кодовой информации будут накапливаться и ждать, когда для них откроются "двери" мультиплексора. Итак, пока код буквы, т. е. группа 0 и 1, одного из потоков пропускается через мультиплексор в линию, коды букв других потоков записываются в свои ЗУ.

Давайте представим, что нам поручили спроектировать цифровую систему передачи четырех речевых сообщений (например, телефонных) по одной линии связи, причем тип линии для нас сейчас не важен. Вспомнив, что речевое сообщение нужно сначала перекодировать в последовательность 0 и 1, подключим к выходу каждого телефонного аппарата АЦП. Разрядность АЦП, мы уже знаем, нужно выбрать равной 8. Для реализации принципа чередования кодовых комбинаций осталось добавить в каждом канале ЗУ. Остальная часть многоканального передатчика нам хорошо знакома: это мультиплексор (М), счетчик (Сч) и генератор тактовых импульсов (ГТИ). Приемник многоканальной системы передачи отличается только тем, что вместо АЦП используются ЦАП (цифро-аналоговые преобразователи), а вместо мультиплексора - демультиплексор (ДМ). Проект готов.

Но не кажется ли вам, что система получилась достаточно сложной? Ведь каналов может быть не четыре, а, скажем, 30. Это значит, что нужно 30 АЦП, 30 ЦАП, 60 ЗУ - более сотни микросхем! Нельзя ли придумать что-нибудь попроще?

Заметьте, читатель, мы с вами шли проторенной дорогой и наши рассуждения выглядели примерно так: сначала нужно получить из аналоговых сигналов потоки цифровых сигналов, а уже затем эти потоки объединить. Получить более простое решение нам помешала стандартность нашего мышления. Между тем такое решение существует. Более того, оно уже было воплощено в первых разработках американских ИКМ-систем. Попытаемся объяснить его на примере используемой нами техники.

Вообразите, что выходы микрофонов подключены ко входам мультиплексора. Тогда в результате "открывания дверей" на выход мультиплексора будут поочередно проходить "кусочки" непрерывной речи (точнее, непрерывного микрофонного тока). Теперь поставьте сразу же за мультиплексором АЦП - он будет превращать их в последовательность двоичных цифр, т. е. 0 и 1. Открыты первые "двери" - в линию "пошла" кодовая комбинация отсчета речи в первом канале, распахнулись вторые - в линии код отсчета второго канала. Когда будут переданы коды первых отсчетов всех каналов, наступит очередь вторых отсчетов, после них - третьих и т.д. Таким образом один АЦП обслуживает по очереди все каналы. На приемном конце используется общий ЦАП, а восстановленные отсчеты распределяются по своим каналам. И не нужно иметь АЦП и ЦАП в каждом канале, не нужны и ЗУ. Система передачи стала очень простой.

Надо сказать, что подобный принцип чередования кодовых групп с общим преобразователем "аналог-цифра" нашел широкое применение на нижней ступени иерархии цифровых систем передачи, в частности в аппаратуре ИКМ-24 и ИКМ-30. В аппаратуре же более высоких ступеней иерархии, например ИКМ-120, ИКМ-480 и т.д., при объединении потоков используется принцип чередования битов.

Вот мы и познакомились с тем, как ручейки информации сливаются в мощные "цифровые" реки. А сейчас мы проверим вашу внимательность, читатель. Ответьте быстро: если на двух руках десять пальцев, то сколько их на десяти руках?

Убеждены, что многие из вас ответили: 100. На самом деле их 50. Эта задача демонстрирует особенность нашей психики - невнимание к деталям, особенно при чтении текста. Поэтому мы не удивимся, если большинство из вас не обратили внимание на следующую деталь в этой главе. При описании иерархии систем передачи мы указывали как на образованное системой число каналов, так и на скорость объединенного потока. Вы не заметили, что объединение 30 потоков со скоростями по 64 кбит/с каждый дает скорость объединенного потока не 2,048 Мбит/с, а меньшую: 30∙64 = 1920 кбит/с = 1,92 Мбит/с?

Аналогичная картина наблюдается на всех остальных ступенях иерархии. Можно определить, сколько каналов должно быть, чтобы получить скорость 2,048 Мбит/с. Так вот, их должно быть 32, а не 30, как мы полагали до сих пор. Так же легко обнаруживается, что для получения стандартной скорости на второй ступени иерархии придется добавить еще четыре канала. Вам, вероятно, теперь не составит труда самим убедиться во всех остальных несоответствиях.

Что это за загадочные каналы? Есть они на самом деле или их нет? Если вам не терпится узнать это, приступайте, не откладывая, к чтению следующей главы.