Джим Меггелен - Asterisk™ - будущее телефонии Второе издание

В других регионах их могут называть иначе (например, А и В).

Рис. 7.1.Вход и Земля

лефона не снята, напряжение на этом проводе относительно Tip - 48 В. При поднятии трубки это напряжение падает примерно до 7 В постоянного тока.

Цифровая телефония

Аналоговая телефония уже практически мертва.

В PSTN единственный участок телефонной сети, до сих пор использующий технологию, которая появилась более ста лет назад, - это так называемая последняя миля 1(The Last Mile).

Одна из основных сложностей при передаче аналоговых сигналов состоит в том, что помехой им может стать что угодно, приводя к снижению громкости, статическим помехам и всевозможным нежелательным эффектам. Вместо того чтобы оберегать аналоговый сигнал на больших расстояниях, которые могут иметь протяженность в тысячи километров, почему бы просто не измерить характеристики исходного звука и не послать на дальний конец эту информацию? Исходный сигнал, конечно, не дошел бы туда, но была бы передана вся информация, необходимая для его восстановления.

Таков принцип цифровой аудиосвязи (включая телефонию): измерение характеристик исходной звуковой волны, сохранение снятых показателей и передача этих данных на дальний конец. Затем на дальнем конце с помощью переданной информации формируется абсолютно новый аудиосигнал, обладающий теми же характеристиками, что и оригинальная звуковая волна. Воспроизведенная копия настолько хороша, что человеческое ухо не замечает разницы.

Принципиальное преимущество цифровой аудиосвязи заключается в возможности проверки оцифрованных данных математическими средствами на наличие ошибок на протяжении всего пути к месту назначения, что гарантирует поступление на дальний конец точной копии оригинала. Расстояние больше не влияет на качество, и помехи могут быть выявлены и устранены.

Импульсно-кодовая модуляция

Существует несколько способов цифровой обработки аудиосигнала, но самым распространенным методом является импульсно-кодовая модуляция, или ИКМ (Pulse-Code Modulation, PCM). Чтобы проиллюстрировать принцип ее работы, рассмотрим несколько примеров.

Цифровое кодирование аналогового сигнала

Принцип ИКМ заключается в измерении амплитуды 1аналоговой волны через равные промежутки времени таким образом, чтобы позже ее можно было воссоздать. Количество замеров зависит как от разрядности квантования каждого замера, так и от частоты замеров. Чем больше разрядность и частота дискретизации, тем выше точность, но и тем большая полоса пропускания потребуется для передачи такой подробной информации.

Чтобы лучше понять принцип работы ИКМ, рассмотрим волну, представленную на рис. 7.2.

Амплитуда - это, по сути, мощность, или сила сигнала. Наверное, все когда-нибудь размахивали скакалкой или садовым шлангом, как кнутом, и видели получающуюся волну. Чем выше волна, тем больше ее амплитуда.

Чтобы выполнить оцифровку волны, необходимо разбить ее на равные временные отрезки и замерить ее амплитуду в каждый момент време-

Рис. 7.2.Простая синусоидальная (гармоническая) волна

ни. Процесс разбиения волны на отрезки времени и измерение энергии в каждый момент называется квантованием, или дискретизацией.

Замеры должны производиться довольно часто, и необходимо собрать достаточно информации, чтобы обеспечить возможность восстановления волны на дальнем конце с приемлемой степенью точности. Для получения более точного замера потребуется большее количество битов. Чтобы объяснить этот принцип, начнем с очень маленького разрешения, при котором для представления амплитуды используется четыре бита. Это упростит задачу по визуализации и самого процесса квантования, и влияния, которое разрядность квантования имеет на качество. На рис. 7.3 показано, какие данные будут зафиксированы, если выполнить дискретизацию гармонической волны с разрядностью четыре бита.

Рис. 7.3.Дискретизация гармонической волны с использованием четырех битов

В каждом временном интервале измеряется амплитуда волны и записывается соответствующая интенсивность, иначе говоря, мы делаем замер. Как видите, разрядность в четыре бита ограничивает точность. Первый замер приходится округлять до 0011, следующий интервал дает значение 0101. Затем идут 0100, 1001, 1011 и т.д. В общем, получается 14 измерений (в реальности должно быть сделано несколько тысяч измерений в секунду).