Многоканальная связь как способ увеличения пропускной способности телекоммуникационных систем и сетей

Современные тенденции развития многоканальных телекоммуникационных систем (ТС) связаны с повышением их пропускной способности, приданием им свойств надежности и экономичности, что достигается дальнейшим усложнением протекающих процессов информационного обмена. Усложнение процессов информационного обмена связано с постоянным увеличением числа параллельно функционирующих каналов, дополнительных подсистем (трактов) передачи сообщений, развитием новых информационных технологий поддержки передачи сообщений.

Увеличивающийся объем информации, генерируемый современным обществом, требует новых подходов по обработке и передаче сообщений в телекоммуникационных системах и сетях. Одним из способов увеличения пропускной способности телекоммуникационных систем и сетей является использование принципа многоканальной связи. Суть многоканальности заключается в передаче большого числа сообщений от различных источников информации по общей линии связи. Фундаментальной основой технологий многоканальной связи являются основополагающие парадигмы ортогональных преобразований функциональных пространств Фурье, Гильберта, Хаара, Уолша, Котельникова и др.

С целью достижения новых качественных показателей эффективности в действующих многоканальных системах необходимо обеспечить согласованную интеграцию всех процессов информационного обмена из-за постоянного изменения условий эксплуатации, вызванных локально-пространственным и временным изменением трафика, вида и характера шумовой обстановки в зоне обслуживания, случайными изменениями параметров каналов связи.

Многоканальность передачи сообщений обеспечивается при помощи использования методов сигнального уплотнения: частотного, временного, кодового и др. Однако вышеперечисленные традиционные методы сигнального уплотнения в некотором смысле уже исчерпывают свои возможности по увеличению пропускной способности телекоммуникационных сетей, например, из-за ограниченности физических характеристик средств передачи сообщений, параметров среды распространения сигналов, достаточной дороговизны линейного оборудования и т.д. При этом также возникает необходимость увеличения пропускной способности уже действующих, эксплуатирующихся телекоммуникационных систем, к которым, в частности, можно отнести системы теле- и радиовещания. Следовательно, можно говорить об актуальности задачи увеличения пропускной способности многоканальной телекоммуникационной системы с минимальными затратами материальных средств и времени, и сохранением функциональности ее отдельных элементов и узлов. Эту задачу можно решить при помощи применения альтернативных методов канального уплотнения, к которым можно отнести уплотнение гомогенных сигналов на основе вторичного использования широкополосных каналов (которое также будем называть вторичным уплотнением).

Основная особенность уплотнения гомогенных сигналов (вторичного уплотнения) заключается в том, что уплотняемые сигналы многоканальной телекоммуникационной системы имеют взаимно пересекающиеся спектрально-временные характеристики. При этом уплотняемые сигналы сопоставимы по ширине спектров (базе), коррелированны и являются стационарными (такие сигналы в дальнейшем будем называть гомогенными). Следует отметить, что возможность уплотнения гомогенных сигналов обуславливается тем, что многие широкополосные сигналы (особенно аудио-, видеосигналы) близки по своей природе, характеризуются значительной информационной избыточностью и допускают некоторую степень потери информации, при которой эта потеря практически не ощущается человеком. Другими словами, в уплотняемых сигналах можно выделить некоторое общее информационное «ядро», при этом логично думать, что нет необходимости в образовании новых каналов связи для передачи практически одной и той же информации.

Однако решение задачи уплотнения гомогенных сигналов связано со многими сложностями. Среди них можно выделить сложности, связанные с взаимным искажением уплотняемых сигналов из-за наложения друг на друга (пересечения) их спектрально-временных характеристик, трудности обеспечения линейной независимости и ортогональности уплотняемых сигналов с целью их выделения на приемной стороне, отсутствием эффективных методов и алгоритмов синтеза частотных и временных характеристик уплотняемых сигналов. Следует также отметить, что известные методы вторичного уплотнения не в полной мере учитывают особенности восприятия человеком поступающей информации, что уменьшает эффективность этих методов и делает актуальной задачу разработки методов и алгоритмов вторичного уплотнения гомогенных сигналов с перекрывающимися спектрально-временными характеристиками, которые позволяют увеличить пропускную способность и информационную емкость широкополосных каналов передачи.

Необходимо разработать методы и алгоритмы вторичного уплотнения гомогенных сигналов с перекрывающимися спектрально-временными характеристиками, которые позволяют увеличить пропускную способность и информационную емкость широкополосных каналов передачи в существующих и вновь разрабатываемых многоканальных телекоммуникационных системах.

При этом будут использованы положения теории электрической связи, теории автоматического управления, теории функций комплексных переменных, теории кодирования, также будут применены методы математического моделирования, в том числе компьютерного.

В будущем путем имитационного моделирования будет показана возможность использования предложенных методов и алгоритмов вторичного уплотнения сигналов для повышения пропускной способности систем передачи изображений широкого класса.

Литература:

1. ITU-R Recommendation ВТ.653-3: Teletext systems. 1998. 21 p.
2. Лев А.Ю. Теоретические основы многоканальной связи. Учебник для электротехн. ин-тов связи. М., «Связь», 1978. 192 с.
3. Красильников H.H. Теория передачи и восприятия изображений.
   М. «Радио и связь», 1986. 248 с.
4. Янушевский Р.Т. Теория линейных оптимальных многосвязных систем управления. - М.: Наука, 1973. -464 с.