Транспортные системы телекоммуникаций

О. Л. Шиян-Фролова
Т. А. Матковская
М. Н. Мацкевич
ТРАНСПОРТНЫЕ СИСТЕМЫ 
ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ 
Допущено Министерством образования Республики Беларусь
в качестве учебного пособия для учащихся учреждений 
образования, реализующих образовательные программы 
среднего специального образования по специальности 
«Техническая эксплуатация систем и сетей телекоммуникаций»
Минск
РИПО
2023

УДК 004.71(075.32)
ББК 32.973.202я723
Ш55
А в т о р ы:
преподаватели УО «Белорусская государственная академия связи»  
О. Л. Шиян-Фролова, Т. А. Матковская; 
преподаватель Витебского филиала УО  «Белорусская  
государственная академия связи» М. Н. Мацкевич.
Р е ц е н з е н т ы:
цикловая комиссия специальностей «Почтовая связь»,  
«Сети телекоммуникаций» УО «Брестский государственный  
колледж связи» (С. Ф. Климович);
заведующий кафедрой «Электропривод и автоматизация  
промышленных установок и технологических комплексов»  
Белорусского национального технического университета 
кандидат технических наук, доцент С. А. Павлюковец.
Все права на данное издание защищены. Воспроизведение всей книги или любой ее 
части не может быть осуществлено без разрешения издательства.
Выпуск издания осуществлен при финансовой поддержке Министерства образования Республики Беларусь.
Шиян-Фролова, О. Л.
Ш55
Транспортные системы телекоммуникаций : учеб. пособие / 
О.  Л. Шиян-Фролова, Т. А. Матковская, М. Н. Мацкевич.  – 
Минск : РИПО, 2023. – 127 с. : ил.
ISBN 978-985-895-147-4.
В обобщенном и систематизированном виде представлена информация 
о транспортных системах телекоммуникаций. Рассмотрены новейшие 
технологии транспортных магистральных волоконно-оптических сетей 
связи. Даны примеры цифровых способов передачи сигналов, технологий транспортных систем передачи, которые еще используются во многих странах наряду с новыми технологиями. Наглядно показаны общие 
принципы построения волоконно-оптических систем передачи. Приведена общая информация об организации местных транспортных сетей. 
Предназначено для учащихся учреждений образования, реализующих 
образовательные программы среднего специального образования по специальности «Техническая эксплуатация систем и сетей телекоммуникаций».
УДК 004.71(075.32) 
ББК 32.973.202я723
ISBN 978-985-895-147-4  
	
© Шиян-Фролова О. Л., 
Матковская Т. А., Мацкевич М. Н., 2023
© Оформление. Республиканский институт
профессионального образования, 2023

ПРЕДИСЛОВИЕ
Учебное пособие «Транспортные системы телекоммуникаций» предусматривает изучение принципов построения и работы 
многоканальных систем передачи.
В процессе изучения необходимо учитывать межпредметные связи программного учебного материала с такими учебными 
предметами, как «Теория электрической связи», «Направляющие 
системы телекоммуникаций», а также руководствоваться современными техническими нормативными правовыми актами.
В результате изучения учебного предмета «Транспортные системы телекоммуникаций» учащиеся должны
знать на уровне представления:
y
y конструкцию и характеристики транспортных систем связи;
y
y принципы построения волоконно-оптических сетей;
y
y оптические направляющие среды передачи;
y
y основы построения сетей электросвязи; 
знать на уровне понимания проектирование, строительство и 
техническую эксплуатацию линейных сооружений связи;
уметь:
y
y производить тестирование линий и каналов телекоммуникационных систем;
y
y выбирать требуемую среду передачи для обеспечения передачи информации с наилучшим качеством;
y
y проектировать сети связи различного уровня.
3

ВВЕДЕНИЕ
Телекоммуникационная система – это совокупность аппаратно и программно совместимого оборудования, соединенного в 
единую систему с целью обмена информацией в виде электрических сигналов между потребителями. 
Телекоммуникационные системы способны передавать текстовую, графическую, речевую или видеоинформацию.
Транспортная сеть – та часть сети, которая выполняет функции прозрачной транспортировки (переноса) всех видов сообщений от источников из одной сети доступа к получателям сообщений в другой сети доступа. Транспортная сеть включает не только 
системы передачи, но и относящиеся к ним средства контроля, 
оперативного переключения, резервирования, управления. 
Транспортная сеть связи обычно объединяет цифровую первичную (магистральную) и вторичную (региональную) сети.
Сеть доступа  – та часть сети, коСеть 
Сеть 
доступа
доступа
УД
УД
Транспортная сеть
УД
УД
торая связывает источник (приемник) 
сообщений с узлом доступа (УД), являющимся граничным между сетью 
доступа и транспортной сетью (рис. 1). 
Наряду с передачей пользовательской 
информации обеспечивает управление 
передачей и коммутацией (сигнализация, управление, маршрутизация вызовов).
Транспортная сеть связи – это соСеть 
Сеть 
вокупность всех ресурсов, выполняющих 
функции 
транспортирования 
доступа
доступа
Рис. 1. Связи между сетями
в телекоммуникационных сетях. Она 
включает не только системы передачи, 
но и относящиеся к ним средства контроля, оперативного переключения, резервирования, управления. В сотовой связи транспортная сеть включает в себя участок 
сети между опорной сетью оператора и базовой станцией.
4

Введение
Основная задача транспортной сети – осуществление транспортной функции, т. е. доставка информации по назначению, а 
именно: от порта одной сети доступа к порту другой сети доступа.
Особенности развития транспортных сетей:
y
y постоянный рост пропускной способности, связанный с 
увеличением объема передаваемого трафика;
y
y все более широкое использование технологий пакетной 
коммутации, поддерживающих передачу всех видов трафика с 
заданными параметрами качества;
y
y полная прозрачность для передаваемого трафика (данные 
не изменяются, не анализируется их содержание, данные одного пользователя изолированы от данных другого, сохраняется их 
исходное упорядочение);
y
y быстрое реагирование на аварийные ситуации и восстановление своей работоспособности за несколько десятков миллисекунд.
Для организации транспортных сетей используют следующие системы (технологии):
y
y PDH  – плезиохронная (почти синхронная) цифровая 

иерархия;
y
y SDH – синхронная цифровая иерархия;
y
y ATM – асинхронный режим передачи;
y
y WDM (Wavelength Division Multiplexing) – спектральное 
уплотнение каналов;
y
y OTN (Optical Transport Network) – оптическая транспортная сеть.
В Республике Беларусь была построена современная инфраструктура сетей связи. Волоконно-оптическими линиями Республика Беларусь связана со всеми пятью сопредельными государствами (Латвия, Литва, Польша, Украина, Россия). 
При выборе транспортных технологий учитывают различные факторы, в том числе емкость, стоимость развертывания и 
последующие операционные издержки, протяженность, а также 
необходимость таких ресурсов, как требуемый диапазон частот, 
оптоволокно, электропроводка и др. [1, 2].
5

1. ЦИФРОВЫЕ СПОСОБЫ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ
1.1. Формирование цифрового сигнала ИКМ
Сигнал (в теории информации и связи) – носитель информации, используемый для передачи сообщений в системе связи.
Существует 3 типа сигналов:
y
y аналоговые – это сигналы, непрерывные во времени, они 
определены во все моменты времени;
y
y дискретные – это сигналы, представленные последовательностью отсчетов, т. е. значениями сигналов в дискретные моменты времени;
y
y цифровые  – это сигналы, дискретные во времени (или в 
пространстве) и квантованные по уровню. В цифровом сигнале 
параметры импульсов имеют строго определенные значения и их 
легко выделить из сигнала с помехами. Наибольшее применение 
получил 2-уровневый цифровой сигнал, у которого используются 
только два значения амплитуды: 1 – импульс есть, 0 – импульса 
нет. Такой сигнал обладает высокой помехозащищенностью и его 
можно регенерировать, т. е. полностью восстановить.
Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ; англ. Pulse-code modulation, PCM) используется для оцифровки аналоговых сигналов. 
Практически все виды аналоговых данных (видео, аудио (голос, 
музыка), телеметрия) допускают применение ИКМ.
При импульсно-кодовой модуляции аналоговый передаваемый сигнал преобразуется в цифровую форму посредством трех 
операций (рис. 2): 
y
y дискретизации по времени  – это преобразование непрерывного сигнала в последовательность чисел (отсчетов)  – осуществляется по теореме Котельникова;
y
y квантования по амплитуде – преобразование значений амплитуд дискретных сигналов в номер разрешенного уровня квантования; 
6

1.2. Дискретизация сигнала
y
y кодирования – номера уровней квантования переводятся 
в двоичную систему исчисления, и таким образом передается 
оцифрованный сигнал [3].
Аналог
t
Тд
Уровни
АИМ
t
квантования
Групповой
3
4
квант
t
–2
–1
ИКМ
t
КИ
Рис. 2. Принцип формирования сигнала ИКМ: 
АИМ – амплитудно-импульсная модуляция; КИ – канальный интервал
1.2. Дискретизация сигнала
Дискретизация – это преобразование непрерывного сигнала 
в последовательность чисел (отсчетов).
На этапе дискретизации берутся отсчеты сигнала с некоторым периодом дискретизации (Т).
Наиболее удобным с точки зрения организации обработки и 
естественным способом дискретизации является представление 
сигналов в виде выборки их значений (отсчетов) в отдельных, 
регулярно расположенных точках. Такой способ называют растрированием, а последовательность узлов, в которых берутся отсчеты – растром. Интервал, через который берутся значения непрерывного сигнала, называется шагом дискретизации. Обратная 
шагу величина называется частотой дискретизации.
Частоту дискретизации fд можно определить по формуле

д
1 .
f
Т
Процесс получения отсчета входного сигнала должен занимать очень малую часть периода дискретизации, чтобы снизить 
7

1. Цифровые способы передачи сигналов
динамические ошибки преобразования, обусловленные изменением сигнала за время снятия отсчета.
Частота дискретизации выбирается из теоремы Котельникова: 
любой непрерывный сигнал, ограниченный по спектру верхней 
частотой fв, полностью определяется последовательностью своих 
дискретных отсчетов, взятых через промежуток времени


д
1 ,
2
t
Т
f
в
U(t)
где Тд  – период дискретизации; 
fв – верхняя частота.
Таким образом, если требуется 
t
Тд
а
S(f)
ФНЧ
передать непрерывный сигнал U(t) 
с ограниченным спектром, то не 
обязательно передавать весь сигнал, а достаточно передать лишь 
его мгновенные значения, отсчитанные через интервалы времени 
Тд. В соответствии с этим частота 
следования дискретных отсчетов 
сигнала, т. е. частота дискретизации fд ≥ 2fв (рис. 3, а).
Если fд = 2fв, то нижняя бокоf
fв = fср
2fв = fд
б
S(f)
fд
fв
fн
ЗП
0,3 3,4
8
f, кГц
вая частота промодулированного 
сигнала, определяемого из условия 
fд – fв = 2fв – fв = fв, совпадает с 
верхней частотой спектра модулирующего сигнала. Таким образом, 
для восстановления непрерывного 
сигнала по его дискретным отсчетам необходимо использовать 
идеальный фильтр нижних частот 
(ФНЧ) с частотой среза fср = fв 
(рис. 3, б). 
В реальных системах fд вы4,6 = 8 – 3,4
11,4 = 8 + 3,4
в
Рис. 3. Дискретизация сигнала: 
ЗП – защитная полоса 
бирают из условий fд > 2fв. fд  = 
=  (2,3–2,4)fв. При дискретизации 
телефонных сигналов с диапазоном частот 0,3–3,4 кГц частота 
(полоса расфильтровки)
8

1.3. Принцип временного разделения каналов
дискретизации равна 8 кГц. При fд > 2fв упрощаются требования 
к параметрам ФНЧ (рис. 3, в). 
1.3. Принцип временного разделения каналов
Принцип временного разделения каналов (ВРК) состоит в 
том, что групповой тракт предоставляется поочередно для передачи сигналов каждого канала многоканальной системы (рис. 4).
1
1
Коммутатор
Канал (линия)
2
2
связи
N
N
Рис. 4. Принцип временного разделения каналов
Для обозначения принципа временного разделения каналов 
употребляется термин Time Division Multiply Access (TDMA).
При передаче используется дискретизация во времени (импульсная модуляция). Сначала передается импульс 1-го канала, 
затем следующего канала и т. д. до последнего канала за номером N, после чего опять передается импульс 1-го канала и процесс повторяется периодически. На приеме устанавливается аналогичный коммутатор, который поочередно подключает групповой тракт к соответствующим приемникам. В определенный 
короткий промежуток времени к групповой линии связи оказывается подключена только одна пара приемник 
/ 
передатчик.
Это означает, что для нормальной работы многоканальной 
системы с ВРК необходима синхронная и синфазная работа коммутаторов на приемной и передающей сторонах.
В сумматоре происходит объединение дискретных отсчетов 
сигналов и импульсов цикловой синхронизации, вырабатываемых 
в формирователе импульсов цикловой синхронизации (ФИЦС).
В групповом АИМ-сигнале значение канального отсчета соответствующего АИМ-сигнала называется канальным интервалом 
(КИ1, КИ2, КИ3). Для того чтобы распределить на приеме отсчеты 
индивидуальных сигналов по своим каналам, необходимо в начале 
9

1. Цифровые способы передачи сигналов
С1(t)
t
Tд
t
С2(t)
каждой группы КИ ввести дополнительный импульс, отличающийся по 
какому-либо признаку от импульсов 
КИ. Таким импульсом является синхросигнал (СС). Он определяет начало 
цикла и обеспечивает правильное распределение дискретных отчетов КИ 
по соответствующим каналам. Циклом называется время, в течение которого однократно передаются все КИ 
объединенных каналов и СС (рис. 5).
На приеме происходит обратное 
преобразование  – групповой АИМсигнал поступает на электронные 
t
∆t
С3(t)
ключи (ЭК), управляемые распределителем канальных интервалов (РКИ). 
Работой РКИ управляет тактовая последовательность от приемника цикловой синхронизации (ПЦС). 
t
Индивидуальные АИМ-сигналы 
∆t
КИ1
КИ1
КИ3
КИ2
*(t) отличается от переданного 
КИ3
поступают на ФНЧ, которые восстанавливают непрерывные сигналы из 
дискретных отсчетов. Принятый сигнал С i
СС
КИ2
Групповой
АИМ-сигнал
СС
Сi(t), так как подвержен воздействию 
помех и искажений.
Tцикла
t
Структурная схема трехканальРис. 5. Временное 
разделение каналов
ной системы передачи с ВРК представлена на рисунке 6. 
Прием
Передача
*(t)
С1(t)
С1
ЭК
ЭК
ФНЧ
ФНЧ
*(t)
С2(t)
Линия
С2
ЭК
ЭК
ФНЧ
ФНЧ
Сумматор
*(t)
С3(t)
С3
ФНЧ
ФНЧ
ЭК
ЭК
∆t
∆t
ГТИ
ГТИ
РКИ
ПЦС
ФИЦС
Рис. 6. Структурная схема трехканальной системы передачи с временным 
разделением каналов: ГТИ – генератор тактовых импульсов 
10