Мультиплексирование с разделением времени.

Аналоговые сигналы оцифровываются на оконечной телефонной станции устройством, называемым кодек (кодер-декодер), которое вырабатывает серии 8-битных чисел. Частота дискретизации кодека составляет 8000 отсчетов в се­кунду (125 мкс/отсчет). Подоб­ная технология называется кодово-импульсной модуляцией, PCM (pulse-code modulation). Кодово-импульсная модуляция составляет основу современной те­лефонной системы. В результате практически все временные интервалы, исполь­зуемые в телефонной системе, кратны 125 мкс.

Метод мультиплексирования с разделением времени, используемый в Север­ной Америке и Японии, называется «носитель Т1». Носитель Т1 состоит из 24 объединенных речевых каналов. Обычно аналоговые каналы оцифровывают­ся поочередно путем подачи на вход кодека результирующего аналогового пото­ка. Это оптимальнее применения 24 кодеков с объединением их выходных циф­ровых сигналов. Каждый из 24 каналов по очереди превращается кодеком в 8-битную последовательность, вставляемую в выходной поток данных. Семь битов являются информационными, а восьмой используется для контроля. Таким обра­зом, получается поток данных в 7 • 8000 = 56 000 бит/с плюс 1 • 8000 = 8000 бит/с поток сигнальной информации для каждого канала.

Кадр состоит из 24 • 8 = 192 битов плюс еще один бит-ограничитель кадра, итого 193 бита каждые 125 мкс. В результате это дает огромную суммарную ско­рость передачи данных в 1,544 Мбит/с. 193-й бит используется для синхрониза­ции кадров. Он представляет собой последовательность такого вида: 01010101.... Обычно приемник постоянно проверяет состояние этого бита, чтобы убедиться, не потерял ли он синхронизацию. Если это вдруг происходит, то приемник ска­нирует принятые данные, отыскивая кадровый бит и с его помощью восстанав­ливая синхронизацию.

Один из вариантов метода сжатия требует, чтобы значение сигнала в каждом отсчете отличалось от предыдущего на +1 или -1. При этом можно передавать всего лишь один бит, сообщающий, увеличился сигнал по отношению к предыду­щему значению или уменьшился. Это называется дельта-модуляцией

Более сложным вариантом дифференциальной кодово-импульсной модуля­ции является предсказание следующего значения сигнала по нескольким предыду­щим отсчетам. При этом кодируется только разница между реальным и предсказан­ным сигналом. Приемник и передатчик должны использовать, конечно же, один и тот же алгоритм предсказания. Серия подобных методов называется кодирова­нием с предсказанием. Они полезны тем, что позволяют уменьшить размер чи­сел, которые нужно кодировать, а следовательно, количество передаваемых бит.

Носители Т1 могут объединяться для передачи по каналам более высокого уровня при помощи мультиплексирования с разделением времени. Четыре канала Т1, объе­диняемых в один канал Т2. Мультиплексирование в канале Т2 и каналах более высоких порядков выполняется побитно, а не побайтно, причем 24 голосовых канала составляют один кадр Т1. Четыре потока Т1 по 1,544 Мбит/с образуют 6,176 Мбит/с, однако реально в канале Т2 используется скорость передачи, рав­ная 6,312 Мбит/с. Дополнительные биты используются для синхронизации кад­ров и восстановления в случае сбоя носителя. Т1 и ТЗ активно используются рядовыми пользователями, тогда как Т2 и Т4 можно найти только внутри теле­фонной системы, поэтому они не столь известны.