Цифровая  система передачи, соответствующая первой ступени иерархии, называется первичной; в этой ЦСП осуществляется прямое преобразование относительно небольшого числа первичных сигналов в первичный цифровой поток. Системы передачи второй ступени иерархии объединяют определенное число первичных потоков во вторичный цифровой поток и т.д.

     В рекомендациях МСЭ-Т представлено два типа иерархий ЦСП: плезиохронная цифровая иерархия (ПЦИ) и синхронная цифровая иерархия (СЦИ). Первичным сигналом для всех типов ЦСП является цифровой поток со скоростью передачи 64 кбит/с, называемый основным цифровым каналом (ОЦК). Для объединения сигналов ОЦК в групповые высокоскоростные цифровые сигналы используется принцип временного разделения каналов.

     Для цифровых потоков ПЦИ применяют  соответствующие обозначения. Для  североамериканской и японской ПЦИ  применяется обозначение T (иногда DS), для европейской ПЦИ - Е. Цифровые потоки первого уровня обозначаются соответственно Т-1 и E-1, второго Т-2 и Е-2 и т.д.

     2.3 Интерфейс G.703

     Основным  стыком, используемым для взаимного  подключения блоков и систем ЦСП, является интерфейс по рекомендации G.703 МСЭ-Т.Рекомендация МСЭ-Т G.703 "Физические и электрические характеристики интерфейсов цифровой иерархии" впервые была опубликована в 1972, доработана в 1984 и опубликована в окончательной редакции в 1988 году.Формально данный стандарт основан на следующих рекомендациях МСЭ-Т: G.702 "Скорости передачи цифровой иерархии" (ПЦИ); G.704 "Структура синхронных кадров, основанных на первичном (1544 кбит/с) и вторичном (2048 кбит/с) уровнях"; I.430 "Основной интерфейс ISDN сети пользователя - первый уровень спецификации (протокол сигнализации D-канала)".Интерфейс G.703 предназначен для обслуживания сетей с обеими цифровыми иерархиями - ПЦИ и СЦИ. Рассмотрим основные физические и электрические характеристики интерфейса, регламентируемые рекомендацией G.703:Схема взаимодействия аппаратуры. Предусмотрены три схемы взаимодействия аппаратуры:Сонаправленный интерфейс (СНИ) (codirectional interface). Информационный и синхросигнал передаются от одного терминала к другому, причем терминалы равноправны и симметричны Разнонаправленный интерфейс (РНИ) (contradirectional interface). Терминалы неравноправны. Синхросигнал предается от управляющего к управляемому. Информационные сигналы симметричны Интерфейс с центральным тактовым генератором (ЦГИ) (centralized clock interface). Синхросигналы поступают от центрального тактового генератора, информационные сигналы симметричны Скорость передачи и частота синхронизирующего сигнала. Данные параметры в основном соответствуют ПЦИ. Синхросигнал может поступать от отдельного источника или формируется из информационного сигнала. Частота синхросигнала может совпадать со скоростью передачи или может быть в два, четыре или восемь раз меньше. Например, для скорости 64 кбит/с номинальной является тактовая частота 64 кГц, но может применяться и частота 8 кГц..Тип кода и алгоритм его формирования. Зависит от скорости передачи и схемы взаимодействия. Виды используемых кодов:AMI (Alternate Mark Inversion code) - двоичный код с изменением полярности сигнала на каждой единице, нуль соответствует отсутствию сигнала.B3ZS (Bipolar with 3 Zero Substitution code) - биполярный код с подстановкой альтернативных блоков вместо блоков из трех нулей. Аналог кода HDB2.                                               polar with 8 Zero Substitution code) - биполярный код с подстановкой альтернативных блоков вместо блоков из восьми нулей. CMI (Coded Mark Inversion code) - двухуровневый двоичный код без возвращению к нулю с изменением полярности на полный интервал на каждой единице и в середине каждого интервала "0".HDB2 / HDB3 (High-Density Bipolar code of order 2/3) - двухполярный код высокой плотности единиц порядка 2 или 3.Следует отметить, что указанные типы кодов относятся только к интерфейсу, а не к линии в целом. Если применяются кабели с металлическими проводниками, то коды могут совпадать. Для ВОЛС тип кода заменяют двухуровневым. Обычно производители цифровых систем передачи ограничиваются частичной реализацией интерфейса G.703, например, только скорости 2048 кбит/с в случае канала СЦИ со скоростью 2 Мбит/с. Для скорости 64 кбит/с часто указывается схема взаимодействия аппаратуры. Для сигналов со скоростями ряда n´64 кбит/с, характерного для ISDN, передаваемых через оборудование европейской ПЦИ при n=2..31, интерфейс G.703 должен иметь те же физические и электрические характеристики, что и интерфейс для скорости 2048 кбит/с.Аппаратура может не иметь интерфейса G.703. Для этих случаев используются конверторы с наиболее популярных типов интерфейсов V.24/RS232, V.35, V.36/V.11, X.21/V.11, RS-530.

     2.4 Волоконно-оптические системы передачи и перспективы их развития

     Волоконно-оптическими (ВОСП) называют системы передачи, использующие в качестве среды распространения  сигнала оптическое волокно. Первоначально развитие ВОСП шло в направлении создания оптоэлектронных элементов (источников и приемников оптического излучения) и оборудования данными элементами каналообразующего оборудования ЦСП ПЦИ. Развитие ЦСП и оптоэлектроники для применения в ЦСП шло, фактически, независимо. В качестве примера систем, построенных по такому принципу, можно привести ВОСП отечественного производства "Соната-2", "Сопка-2" и ИКМ-120-4/5 со скоростью передачи 8 Мбит/с; "Сопка-3", ИКМ-480-5 со скоростью передачи 34 Мбит/с; "Сопка-4М", "Сопка-5" со скоростью передачи 140 Мбит/с. Основным преимуществом ВОСП (наряду с указанными в подразделе 5.3) по сравнению с ЦСП, работающими по металлическому кабелю, явилось значительное увеличение длины участка регенерации (до нескольких десятков км). Применение аналоговых систем передачи с ЧРК в ВОСП не нашло практического применения по следующей причине. Обеспечение требуемой помехозащищенности, особенно по допустимым нелинейным переходным помехам, достигалось бы при длинах усилительных участков (3..6 км), соизмеримых с длиной усилительного участка аналоговых систем передачи, предназначенных для работы по металлическим кабелям. Появление синхронной цифровой иерархии (см. подраздел 6.3.4), специально разработанной с целью применения преимуществ ОВ, вывело развитие ВОСП на новый уровень. Тем не менее развитие технологии ВОСП продолжается. Рассмотрим основные направления этого развития.Идет совершенствование оптоэлектронных элементов и приемопередающего оборудования. За счет использования чувствительных фотоприемников и когерентных методов приема достигнута длина регенерационного участка более 400 км при использовании стандартного одномодового ОВ с коэффициентом затухания 0.22 дБ/км.Спектральное уплотнение. Подавляющее большинство ВОСП использует одно ОВ для передачи излучения одной рабочей длины волны. Существенного увеличения суммарной емкости системы можно достичь передачей в одном волокне излучения нескольких рабочих длин волн. Данная технология называется спектральным уплотнением, и, фактически, представляет собой реализацию на новом технологическом уровне принципа ЧРК. Основной сложностью в реализации спектрального уплотнения является создание оптического разветвителя на несколько входов/выходов с малыми потерями (затуханиями) при вводе/выводе оптического излучения. Широкое применение технологии спектрального уплотнения в настоящее время ограничено в виду относительно малой стоимости отдельного ОВ в оптическом кабеле и пока еще относительно малой потребности в очень высоких (сотни и тысячи Гбит/с) скоростях передачи. В качестве примера реализации можно привести систему OLC фирмы Lucent: в третьем окне прозрачности 1,55 мкм (см. Рис. 5.10) передаются излучения восьми рабочих длин волн. Каждая оптическая несущая несет цифровой сигнал со скоростью 2,5 Гбит/с (сигнал STM-16) и в результате скорость цифрового потока в одном волокне составляет более 20 Гбит/с. Японскими специалистами предложена система, работающая в том же окне прозрачности, но имеющая 132 оптических несущих, каждая из которых несет цифровой сигнал со скоростью 20 Гбит/с (сигнал STM-64). Скорость цифрового потока в одном волокне составляет более 2640 Гбит/с. Существенное увеличение дальности связи (длины участков регенерации) при использовании ВОЛС достигается применением волоконных усилителей. Для реализации волоконных усилителей используются различные физические принципы. Широко распространены волоконные усилители, выполняемые на основе легированного эрбием ОВ. Данные усилители используют свойства редкоземельного элемента эрбия усиливать оптический сигнал. При введении излучения с длиной волны 980 нм в легированный эрбием отрезок волокна фотоны меняют состояние и генерируется излучение с длиной волны 1,55 мкм. Это излучение взаимодействует с рабочим излучением на той же длине волны, усиливая его. Высокомощный лазер с длиной волны 980 нм называется лазером накачки. Ввод излучения от лазера накачки в легированный эрбием отрезок волокна осуществляется с помощью специальных оптических разветвителей. Подобные усилители могут использоваться в ВОСП со спектральным уплотнением. Одновременно усиливаются все спектральные компоненты, в отличие от традиционных систем, в которых каждый оптический сигнал обслуживается отдельным усилителем (регенератором).Длина усилительного участка в подобных системах, например OLC фирмы Lucent, достигает 120 км. Допускается последовательное соединение трех усилительных участков до регенерации сигналов. Таким образом, длина участка регенерации может составлять 360 км.

     3. Типы ШП сигналов (классификация, особенности)

Шумоподобными сигналами называют такие сигналы, у которых произведение  ширины спектра F  на длительность Т много больше 1. Это произведение называется базой сигнала и обозначается базой В, т.е. В=F*T

Шумоподобные  сигналы называют сложными в отличие от простых сигналов с В=1. Поскольку у сигналов с ограниченной длительностью спектр имеет неограниченную протяженность, то для определения ширины спектра используют различные методы и приемы. Для реальных ШПС, состоящих из конечного числа элементов, всегда можно определить  и F и В

Шумоподобные  сигналы получили применение в широкополосных системах связи, так как: обеспечивают высокую помехозащищенность систем связи; позволяют организовать одновременную  работу многих абонентов в общей  полосе частот при  асинхронно- адресном принципе работы системы связи, основном на кодовом разделении абонентов: позволяет успешно бороться с многолучевым распространением радиоволн путем разделения лучей; обеспечивают совместимость передачи информации с измерение параметров движения объектов в системах подвижной связи; обеспечивают совместимость  электромагнитную совместимость (ЭМС) ШСС с узкополосными системами радиосвязи и радиовещания, системами телевизионного вещания, обеспечивают лучшее использование спектра частот на ограниченной территории по сравнению с узкополосными системами связи.

Основные  типы ШПС.

Известно большое  число различных ШПС, свойства которых  нащли отражения во многих книгах и журналах. Общепринятой терминологии пока не существует. Тем не менее, ШПС  можно разбить: на частотно-модулированные (ЧМ) сигналы; многочастотные (МЧ) сигналы; фазоманипулированные (ФМ) сигналы (сигналы с кодовой фазовой модуляцией –КФМ сигналы); дискретные частотные (ДЧ) сигналы с кодовой частотной модуляцией – КЧМ сигналы, частотноманипулированные  (ЧМ) сигналы); дискретные составные частотные (ДСЧ) (составные сигналы с кодовой частотной модуляцией –СКЧМ сигналы)

Система кодирования речи

Предлагаемая  система кодирования речи удовлетворяет  двум основным требованиям: она дешева в исполнении и обладает достаточной надежностью от взлома (взломать можно любую, даже самую стойкую криптографическую систему).Обоснование выбора метода кодирования

В основе техники шумоподобных сигналов лежит  использование в канале связи  для переноса информации нескольких реализаций этих сигналов, разделение которых на приеме осуществляется с помощью селекции их по форме. При этом уверенное разделение сигналов может быть получено при введении частотной избыточности, т.е. при использовании для передачи сообщений полосы частот, существенно более широкой, чем занимает передаваемое сообщение.

Селекция  сигналов по форме является видом  селекции, обобщающим амплитудную, частотную, фазовую и импульсную селекции.

Преимущества:

Шумоподобный  сигнал позволяет применять новый  вид селекции - по форме. Это значит, что появляется новая возможность разделять сигналы, действующие в одной и той же полосе частот и в одни и те же промежутки времени. Принципиально можно отказаться от метода разделения рабочих частот данного диапазона между работающими радиостанциями и селекцией их на приеме с помощью частотных фильтров.

Интересной  особенностью системы связи с  шумоподобными сигналами являются ее адаптивные свойства - с уменьшением  числа работающих станций помехоустойчивость действующих автоматически возрастает.

Недостатки:

 переход  к более сложному носителю  информации приводит, естественно,  к известному усложнению систем  связи.

Теоретические и экспериментальные исследования показывают, что исключение более  половины полосы частот6 занимаемой шумоподобным сигналом, не нарушают нормальной работы системы. Естественно, что при этом имеет место снижение помехоустойчивости, пропорциональное ширине полосы вырезаемого участка спектра. Следовательно, рассматриваемый метод передачи позволяет решить задачу нормального приема сигналов при наличии весьма мощных мешающих станций в полосе пропускания. Тем самым может быть решена задача, с которой метод частотной селекции принципиально не может справиться.

3.1 Описание метода кодирования

Слабое  место многих систем кодирования - это статистическая слабость кода, то есть , анализируя статистику за некоторый период, можно составить мнение о том, что это за система и тогда действовать более направлено. То есть резко сокращается время поиска ключа. Данная система оперирует шумоподобными сигналами, которые по своим свойствам, в том числе и статистическим, практически идентична белому гауссовскому шуму.

Рис.4 

Немного проясним ситуацию. По определению  сложности закона генерации ряда чисел, если сложность последовательности {g_i} равна m, то любые m+1 последовательные ее значения зависимы. Если же эта зависимость представима линейной, то получается реккурентное соотношение следующего вида:

     c₀g_i+c₁g_i-1+...+c_mg_i-m=0

     При этом c₀ c₀ обязаны быть ненулевыми. Каждый последующий член последовательности определяется из m предыдущих. Простой их вид реализации получается, когда все составные принимают лишь значения 0 и 1, что делает их очень удобно представляемыми на ЭВМ.

Поля  бит можно представить как  вектора, каждая компонента которых  принимает значения из GF(2). Такие вектора удобно рассматривать как многочлены:

(10010101)=x⁷+x⁴+x²+1.

Неразложимость  многочлена: над полем комплексных  чисел любой многочлен разложим на линейные множители или, по-другому  имеет столько корней, какова его  степень. Однако это не так для других полей - в полях действительных или рациональных чисел многочлен x²+x+1 корней не имеет. Аналогично, в поле GF(2) многочлен x²+x+1 тоже не имеет корней. 

Генератор псевдослучайных чисел

В данном случае можно воспользоваться относительно простым методом генерации псевдослучайной последовательности: а именно - анализом тепловых шумов стабилитрона, работающего в режиме пробоя. Шумы усиливаются и подаются на триггер Шмидта, а затем передавая полученные биты в регистр сдвига. Поскольку тепловые шумы имеют достаточно случайный характер, то и последовательность будет случайной.

Формирование  кода

Для формирования кода используется 5-разрядный первичный  ключ, получаемый из генератора псевдослучайных  чисел. Таким образом, на начальном этапе формирования ключа мы имеем количество комбинаций 2⁵-2=30 (-2 поскольку комбинация 00000 является недопустимой). Потом первичный ключ подается на два генератора (два для увеличения количества кодов - см. ниже), вырабатывающие по этому ключу 31-разрядные м-последовательности. Эти последовательности перемножаются по модулю 2, циклически сдвигаясь, и образуя два вложенных цикла, выдают 31² вариантов ключа. Итого, общее число допустимых комбинаций составляет 30*31² .

Эти 31² вариантов хранятся в ОЗУ базового аппарата. Выбор одного ключа осуществляется путем повторного обращения к генератору псевдослучайных чисел. Итого, получаем неплохую для данных условий криптографической защиты цифру 30*31³=~900000 комбинаций, не говоря о том, что надо еще догадаться, какой метод применяется для кодирования. При этом статистические свойства данной последовательности практически не отличаются от м-последовательности.