Виды электросвязи. Виды электросвязи, понятие сети, службы и услуги электросвязи. Смотреть что такое "Электросвязь" в других словарях

ЭЛЕКТРОСВЯЗЬ , связь, при к-рой передача информации любого вида (речевой, буквенно-цифровой, зрительной и т. д.) осуществляется электрич. сигналами, распространяющимися по проводам, или радиосигналами. В соответствии со способами передачи (переноса) сигналов различают проводную связь и радиосвязь; в различных системах Э. первую часто используют в сочетании с разновидностями второй (напр., с радиорелейной связью, спутниковой связью). По классификации, принятой Междунар. союзом электросвязи, к Э. относят, кроме того, передачу информации при помощи оптических (см. Оптическая связь) или др. электромагнитных систем связи. По характеру передаваемых сообщений Э. подразделяется на след. осн. виды: телефонная связь, обеспечивающая ведение телеф. переговоров между людьми; телеграфная связь, предназначенная для передачи буквенно-цифровых сообщений - телеграмм; факсимильная связь, при к-рой передаётся графическая информация - неподвижные изображения текста или таблиц, чертежей, схем, графиков, фотографий и т. п.; передача данных (телекодовая связь), целью к-рой является передача информации, представленной в формализованном виде (знаками или непрерывными функциями), для обработки этой информации ЭВМ или уже обработанной ими; видеотелефонная связь (см. Видеотелефон), служащая для одновременной передачи речевой и зрительной информации. При помощи технич. средств Э. осуществляются также проводное вещание, радиовещание (звуковое вещание) и телевизионное вещание (см. Телевидение).

Для установления Э. между отправителем (источником сообщений) и получателем (приёмником сообщений) служат: оконечные аппараты - передающий и приёмный; канал связи, образуемый с помощью одной или неск. включённых последовательно систем передачи; кроме того, вследствие наличия большого кол-ва оконечных передающих и приёмных аппаратов и необходимости их всевозможных попарных соединений для opr-ции непрерывного (сквозного) канала между ними, используется система коммутац. устройств, состоящая из одной или неск. коммутац. станций и узлов.

Оконечные аппараты. Оконечный передающий аппарат служит для преобразования сигнала исходной формы (звуков речи; знаков текста телеграмм; знаков, записанных в закодированном виде на перфоленте или к.-л. др. носителе информации; изображений объектов и т. д.) в электрич. сигнал. В телеф. связи и радиовещании для электроакустич. преобразований применяют микрофон. В телегр. связи кодовые комбинации знаков текста телеграмм преобразуют в серии электрич. импульсов; такое преобразование осуществляется либо непосредственно (при использовании стартстопного телеграфного аппарата), либо с предварит, записью знаков на перфоленту (при использовании трансмиттера). В факсимильной связи преобразование светового потока переменной яркости, отражённого от оригинала, в электрич. импульсы производится факсимильным аппаратом, Информацию о распределении светотеней к.-л. объекта телевиз. передачи преобразуют в видеосигнал при помощи телевизионной передающей камеры (телекамеры).

Оконечный приёмный аппарат служит для приведения принимаемых электрич. сигналов к форме, удобной для их восприятия приёмником сообщений. При Э. мн. видов оконечные аппараты содержат как передающие, так и приёмные устройства. В первую очередь это относится к такой Э., к-рая обеспечивает двухсторонний (обычно дуплексный; см. Дуплексная связь) обмен сообщениями. Так, телефонный аппарат, как правило, содержит микрофон и телефон, объединённые в одном конструктивном узле - микротелефонной трубке. В радиовещании и телевиз. вещании передающие и приёмные оконечные аппараты разделены, причём сигналы от одного передающего устройства принимаются сразу мн. оконечными аппаратами - радиоприёмниками и телевизорами.

Канал связи; многоканальные системы передачи. Канал связи (канал электросвязи) - технич. устройства и физ. среда, в к-рых электрич. сигналы распространяются от передатчика к приёмнику. Технич. устройства (модуляторы, демодуляторы, усилители электрических колебаний, кодирующие устройства, дешифраторы и т. д.) размещают в оконечных и промежуточных пунктах линий связи (кабельных, радиорелейных и т. д.). Система передачи информации - каналообразующая аппаратура и др. устройства, обеспечивающие в совокупности образование множества каналов связи в одной линии связи (см. также Линии связи уплотнение).

Используемые в Э. каналы связи подразделяются на аналоговые и дискретные. Аналоговые каналы служат для передачи непрерывных электрич. сигналов (примеры таких сигналов: напряжения и токи, получающиеся при электроакустич. преобразованиях звуков речи, музыки, при развёртке изображений). Возможность передачи через данный канал связи непрерывных сигналов от того или иного источника обусловлена прежде всего такими характеристиками канала, как полоса пропускания частот и допустимая макс, мощность передаваемых сигналов. Кроме того, поскольку любой канал подвержен различного рода помехам (см. Помехи в проводной связи, Помехи радиоприёму, Помехоустойчивость), то он характеризуется также минимальной мощностью электрич. сигнала, к-рая должна в заданное число раз превышать мощность помех. Отношение макс, мощности сигналов, пропускаемых каналом, к минимальной наз. динамическим диапазоном канала связи.

Дискретные каналы служат для передачи импульсных сигналов. Такие каналы обычно характеризуются скоростью передачи информации (измеряемой в бит/сек) и верностью передачи. Дискретные каналы могут быть также использованы для передачи аналоговых сигналов и, наоборот, аналоговые каналы - для передачи импульсных сигналов. Для этого сигналы преобразуются; аналоговые в импульсные с помощью аналого-дискретных (цифровых) преобразователей, а импульсные в аналоговые с помощью дискретно(цифро)-аналоговых преобразователей. На рис. 1 показаны возможные способы сочетания источников аналоговых и дискретных сигналов с аналоговыми и дискретными каналами связи.

Используемые в Э. системы передачи обычно обеспечивают одновременную и независимую передачу сообщений от мн. источников к такому же числу приёмников. В таких системах многоканальной связи общая линия связи уплотняется неск. десятками - неск. тыс. индивидуальных каналов. Наибольшее распространение (1978) получили многоканальные системы с частотным разделением аналоговых каналов. При построении таких систем передачи каждому каналу связи отводится определённый участок области частот в полосе пропускания линейного тракта передачи, общего для всех передаваемых сообщений (см. рис., том 16, стр. 368, внизу). Для переноса спектра сигнала в участок, отведённый ему в полосе частот группового тракта (частотного преобразования сигнала), используют амплитудную или частотную модуляцию (см. также Модуляция колебаний) групп "несущих" синусоидальных токов. При амплитудной модуляции (AM) в соответствии с передаваемым сообщением изменяется амплитуда гармонич. колебаний тока несущей частоты. В результате на выходе модулирующего устройства (модулятора) создаются колебания, в спектре к-рых кроме составляющей несущей частоты (несущей) имеются две боковые полосы. Поскольку каждая из боковых полос содержит полную информацию об исходном (модулирующем) сигнале, то в линию связи пропускают только одну из них, а другую и несущую подавляют с помощью полосно-пропускающих электрических фильтров или иных устройств (см. Однополосная модуляция, Однополосная связь). При частотной модуляции (ЧМ) в соответствии с передаваемым сообщением изменяется несущая частота. Системы с ЧМ обладают большей по сравнению с системами с AM помехоустойчивостью, однакоэто преимущество реализуется лишь при достаточно большой девиации частоты, для чего необходима широкая полоса частот. Поэтому, напр., в радиосистемах ЧМ применяют гл. обр. в диапазоне метровых (и более коротких) волн, где на каждый индивидуальный канал приходится полоса частот, в 10-15 раз большая, чем в системах с AM, работающих на более длинных волнах. В радиорелейных линиях нередко используют сочетание AM с ЧМ; с помощью AM создаётся нек-рый промежуточный спектр, к-рый затем переводится в линейный диапазон частот с помощью ЧМ.

Для передачи сообщений различного вида требуются каналы с определённой шириной полосы пропускания. Характерная особенность совр. системы передачи - возможность организации в одной и той же системе каналов, применяемых для различных видов Э. При этом в качестве стандартного канала используется телефонный канал, наз. каналом тональной частоты (ТЧ). Он занимает полосу частот 300-3400 гц. Для упрощения фильтрующих устройств, разделяющих соседние каналы, каналы ТЧ отделяются друг от друга защитными частотными интервалами и занимают (с учётом этих интервалов) полосу 4 кгц. Кроме передачи сигналов речи, каналы ТЧ используются также в факсимильной связи, низкоскоростной передаче данных (от 600 до 9600 бит/сек) и нек-рых др. видах Э. Учитывая большой удельный вес каналов ТЧ в сетях Э., их принимают за основу при создании как широкополосных (> 4 кгц), так и узкополосных (<4 кгц) каналов. Напр., в радиовещании применяется канал с полосой, втрое (иногда вчетверо) превышающей полосу канала ТЧ; для высокоскоростной передачи данных между ЭВМ, передачи изображений газетных полос и др. употребляются каналы, в 12, 60 и даже 300 раз более широкие; сигналы программ телевиз. вещания передаются через каналы с полосой, в 1600 раз превышающей полосу канала ТЧ (что составляет примерно 6 Мгц). На базе канала ТЧ (посредством его т. н. вторичного уплотнения) создаются каналы для телеграфирования с полосами пропускания 80, 160 или 320 гц, со скоростями передачи (соответственно) 50, 100 или 200 бит/сек. Линии радиорелейной связи позволяют создать 300, 720, 1920 каналов ТЧ (в каждой паре высокочастотных стволов); линии связи через- ИСЗ - от 400 до 1000 и более (в каждой паре стволов). Проводные линии связи, используемые в системах передачи с частотным разделением каналов, характеризуются след, числом каналов ТЧ: симметричные кабели 60 (в расчёте на две пары проводов); коаксиальные кабели - 1920, 3600 или 10 800 (на каждую пару коаксиальных трубок). Возможно создание систем с ещё большим числом каналов.

С целью увеличения дальности связи посредством уменьшения влияния шумов (накапливаемых по мере прохождения сигнала в линии) в проводных системах передачи с частотным разделением каналов используют усилители, общие для всех сигналов, передаваемых в каждом линейном тракте, и включаемые на определённом расстоянии друг от друга. Расстояние между усилителями зависит от числа каналов: для мощных проводных систем (10 800 каналов) оно составляет 1,5 км, для маломощных (60 каналов) - 18 км. В системах радиорелейной связи сооружают ретрансляционные станции в среднем на расстоянии 50 км одна от другой.

Наряду с системами передачи с частотным разделением каналов с 70-х гг. 20 в. началось внедрение систем, в к-рых каналы разделяются во времени на основе методов импульсно-кодовой модуляции (ИКМ), дельта-модуляции и др. При ИКМ каждый из передаваемых аналоговых сигналов преобразуется в последовательность импульсов, образующих определённые кодовые группы (см. Код, Кодирование). Для этого в сигнале через заданные промежутки времени (равные половине "периода, соответствующего макс, частоте изменения сигнала) вырезаются узкие импульсы (рис. 2,а). Число, характеризующее высоту каждого вырезанного импульса, передаётся 8-значным кодом за время, не превышающее протяжённость (ширину) импульса (рис. 2,6). В промежутках времени между передачей кодовых групп данного сообщения линия свободна и может быть использована для передачи кодовых групп др. сообщений. На приёмном конце линии производится обратное преобразование кодовых комбинаций в последовательность импульсов различной высоты (рис. 2,в), из к-рых с определённой степенью точности может быть восстановлен исходный аналоговый сигнал (рис. 2,г). При дельта-модуляции аналоговый сигнал сначала преобразуется в ступенчатую функцию (рис. 3,а), причём кол-во ступенек на период, соответствующий макс, частоте изменения сигнала, в различных системах составляет 8-16. Передаваемая в линию последовательность импульсов отображает ход ступенчатой функции в изменении знака производной сигнала: возрастающие участки аналоговой функции (характеризующиеся положительной производной) отображаются положит, импульсами, спадающие участки (с отрицат. производной) - отрицательными (рис. 3,6). В промежутках между этими импульсами располагаются импульсы, образованные от др. сигналов. При приёме импульсы каждого сигнала выделяются и интегрируются, в результате с заданной степенью точности восстанавливается исходный аналоговый сигнал (рис. 3,в).

Каналы ИКМ и дельта-модуляции (без оконечных аналого-цифровых преобразующих устройств) - дискретные и часто используются непосредственно для передачи дискретных сигналов. Осн. достоинством систем с временным разделением каналов является отсутствие накопления шумов в линии; искажение формы сигналов при их прохождении устраняется с помощью регенераторов, устанавливаемых на определённом расстоянии друг от друга (аналогично усилителям в системах с частотным разделением). Однако в системах с временным разделением существует шум 4 квантования", возникающий при преобразовании аналогового сигнала в последовательность кодовых чисел, характеризующих этот сигнал лишь с точностью до единицы. Шум "квантования", в отличие от обычного шума, не накапливается по мере прохождения сигнала в линии.

К сер. 70-х гг. разработаны системы с ИКМ на 30, 120 и 480 каналов; находятся в стадии разработки системы на неск. тыс. каналов. Развитие систем передачи с разделением каналов во времени стимулируется тем, что в них широко используют элементы и узлы ЭВМ, и это в конечном счёте приводит к удешевлению таких систем как в проводной связи, так и радиосвязи. Весьма перспективны импульсные системы передачи на основе находящихся в стадии разработки волноводных и световодных линий связи (число каналов ТЧ может достигать 10 5 в волноводной трубе диаметром примерно 60 мм или в паре стеклянных световодных нитей диаметром 30-70 мкм).

Системы коммутационных устройств. Применяемые в Э. системы коммутац. устройств бывают двух типов: узлы и станции коммутации каналов (КК), позволяющие при конечном числе каналов создавать временное прямое соединение через канал связи любого источника с любым приёмником (после окончания переговоров соединение разрывается, а освободившийся канал используется для орг-ции др. соединения); узлы и станции коммутации сообщений (КС), используемые в Э. тех видов, в к-рых допустима задержка (накопление) передаваемых сообщений во времени. Задержка бывает необходима при невозможности их немедленной передачи вызываемому абоненту из-за отсутствия в данный момент свободного канала либо занятости вызываемой абонентской установки. Узлы и станции КК, применяемые в Э. наиболее массовых видов - телефонной и телеграфной,- представляют собой телефонные станции или телеграфные станции, а также телеф. или телегр. узлы связи, размещаемые в определённых пунктах телефонной сети или телеграфной сети. Станции и узлы КК различаются в зависимости от выполняемых ими функций и их расположения в сети. Напр., в телеф. сети существуют такие автоматич. телеф. станции (АТС), как сельские, городские, междугородные, а также различные коммутационные узлы: узлы автоматической коммутации, узлы входящих и исходящих сообщений и другие. Характерной особенностью узлов является то, что они связывают между собой различные АТС. Любая совр. станция или узел КК содержит комплекс управляющих устройств, построенных на базе электромеханич. или электронных приборов, и коммутац. устройств, к-рые под воздействием сигналов управления осуществляют соединение или разъединение соответствующих каналов (рис. 4). В наиболее распространённых (1978) системах КК устройства управления строятся на основе электромеханич. реле, а коммутац. устройства - на основе многократных координатных соединителей. Такие станции и узлы наз. координатными.

Системы КС используются преим. в телеграфной связи и при передаче данных. Дополнительно к управляющим и коммутирующим устройствам в системах КС имеются устройства для накопления передаваемых сигналов. В процессе прохождения сигналов от передатчика к приёмнику в системах КС осуществляются такие технологич. операции с накапливаемыми сообщениями, как изменение порядка их следования к абонентам (с учётом возможных приоритетов, т. е. преимущественного права на передачу), приём сообщений по каналу одного типа (характеризующемуся одной скоростью передачи), а передача - по каналу др. типа (с др. скоростью) и ряд дополнит, операций в соответствии с заданным алгоритмом работы. В нек-рых случаях могут создаваться комбинированные узлы КС и КК, позволяющие обеспечить наиболее благоприятные режимы передачи сообщений и использования сетей Э.

Для развития совр. коммутац. станций и узлов характерны тенденции использования в коммутац. устройствах быстродействующих миниатюрных герметизированных контактов (напр., герконов) для реализации соединений, а для управления процессами соединений - специализированных ЭВМ. Коммутац. станции и узлы такого типа получили название квазиэлектронных. Введение ЭВМ позволяет предоставлять абонентам дополнит, услуги: возможность применения сокращённого (с меньшим кол-вом знаков) набора номеров наиболее часто вызываемых абонентов; установку аппаратов на "ожидание", если номер вызываемого абонента занят; переключение соединения с одного аппарата на другой и т. д. С внедрением систем передачи с временным разделением каналов намечается возможность перехода к чисто электронным (без механич. контактов) станциям и узлам коммутации. В таких системах коммутируются непосредственно дискретные каналы (без преобразования дискретных сигналов в аналоговые). В результате происходит объединение (интеграция) процессов передачи и коммутации, что служит предпосылкой к созданию интегральной сети связи, в к-рой сообщения всех видов передаются и коммутируются едиными методами. В СССР Э. развивается в рамках разработанной и планомерно внедряемой Единой автоматизированной сети связи (ЕАСС). ЕАСС представляет собой комплекс технич. средств связи, взаимодействующих посредством использования общей - "первичной" - сети каналов, на основе к-рой с помощью коммутац. станций и узлов и оконечных аппаратов создаются различные "вторичные" сети, обеспечивающие орг-цию Э. всех видов.

Лит.: Чистяков Н. И., X л ы т ч и е в С. М., Малочинскнй О. М., Радиосвязь и вещание, 2 изд., М., 1968; Многоканальная связь, под ред. И. А. Аболица, М., 1971; Автоматическая коммутация и телефония, под ред. Г. Б. Метельского, ч. 1-2, М., 1968-69; Емельянов Г. А.,

Шварцман В. О., Передача дискретной информации и основы телеграфии, М., 1973; Румпф К.-Г., Барабаны, телефон, транзисторы, пер. с нем., М., 1974; Лившиц Б. С., Мамонтова Н. П., Развитие систем автоматической коммутации каналов, М., 1976; Давыдов Г. Б., Р ог и н с к и и В. Н., Т о л ч а н А. Я., Сети электросвязи, М., 1977; Давыдов Г. Б., Электросвязь и научно-технический прогресс‘ М., 1978. Г. Б. Давыдов.

В. О. Шварцман

Развитие электросвязи началось более 160 лет назад – с момента появления телеграфной связи. Сейчас насчитывается 11 видов электросвязи.

Как видно из таблицы, подавляющее большинство видов электросвязи (10 из 11) предназначено для человека – как отправителя, так и получателя информации. Только передача данных используется для обмена информацией между ЭВМ и между человеком и ЭВМ.

При рассмотрении таблицы возникает ряд вопросов:

4. Можно ли с помощью средств электросвязи предоставлять услуги, выходящие за рамки непосредственного общения людей?

Для ответа на эти вопросы воспользуемся результатами , свидетельствующими о информационных возможностях некоторых видов электросвязи.

Общеизвестно, что появление электросвязи дало возможность человеку передавать различную информацию на значительно большие расстояния, чем при непосредственном общении. Но помимо этого, средства связи имеют различные информационные возможности (см. таблицу).

А теперь попробуем ответить на поставленные выше вопросы.

Вид электросвязи	Передаваемая информация	Получаемая информация (%) по сравнению с непосредственным общением (принято за 100%)	Характер передачи
Телеграфная	Буквенно-цифровая (текстовая)	7
Телефонная	Речь	45	"Точка – точка"
Факсимильная	Неподвижные изображения	-	"Точка – точка", циркулярная, многоадресная
Звуковое вещание	Музыка, пение, речь	-	"Точка – много точек"
Телевизионное вещание	Музыка, пение, речь, подвижные изображения	95	"Точка – много точек"
Передача данных	Буквенно-цифровая	-	"Точка – точка", циркулярная, многоадресная
Телерукопись	Чертежи, схемы	-	"Точка – точка"
Видеотелефон	Речь, подвижные изображения (медленно меняющиеся)	-	"Точка – точка"
Аудиоконференции	Речь и текст	50	"Много точек – много точек"
Видеоконференции	Речь, неподвижные и подвижные изображения	95	"Много точек – много точек"
Обработка сообщений	Текстовая, неподвижные изображения, преобразование формы представления информации	-	"Точка – точка", циркулярная, многоадресная

1. Почему развитие электросвязи началось с телеграфии?

По-видимому, причин тому несколько.

1. Закономерность развития. Как вид электрической связи телеграфия имела большую предысторию – от оптического и звукового телеграфа (сигнализация кострами и семафором, барабанный бой и т. п.) до электрохимического и элементарного электромагнитного.
2. Историческая обусловленность. Поскольку развитие техники определяется состоянием соответствующих направлений науки и практики, то в первой трети прошлого столетия появились предпосылки для создания электромагнитного телеграфа.
3. Технические возможности. Для передачи сообщений на расстояние проще всего использовать электрический ток путем его включения и выключения на передаче, а также притяжение магнитной стрелки электромагнитом, включенным на приеме.

2. Что является движущей силой появления новых видов электросвязи?

Как следует из таблицы, с появлением новых видов электросвязи объем информации, получаемой с их помощью, приближается к объему информации, получаемой при непосредственном общении людей. Поэтому как только появились возможности для превращения звуковых колебаний, создаваемых речью человека, в электрические сигналы и обратного их преобразования на приеме, возникла (примерно через 40 лет после телеграфии) телефония, резко увеличившая объем передаваемой информации по сравнению с непосредственным общением (с 7 до 45 %).

После этого была организована факсимильная связь, которая значительно расширила возможности человека при передаче не только текстовых и звуковых сообщений, но и чертежей, рисунков, фотографий.

Появление этого вида связи стало возможным после реализации идеи последовательной передачи изображений по элементам и разработки способов и устройств, способных преобразовать неподвижные изображения в электрические сигналы.

В качестве преобразователей на передаче были использованы фотоэлементы, а на приеме – электросветовые (с записью на фотобумагу), электрохимические (с записью на бумагу, покрытую специальным составом, реагирующим на силу тока), электростатические (с записью на специальную бумагу, реагирующую на величину электрического заряда) и другие методы. Однако больше половины информации (см. таблицу), получаемой человеком с помощью органов зрения, не могло быть передано с помощью средств связи, пока не были решены задачи превращения подвижных изображений в электрические сигналы и обратно. Так в результате изобретения электроннолучевых трубок – иконоскопа (передающей) и кинескопа (приемной) – появилось телевидение.

Этим завершился один из очень важных этапов приближения информационных возможностей средств электросвязи к возможностям непосредственного обмена информацией между людьми. Этот этап охватывает все виды сообщений, которые передаются и принимаются органами зрения, слуха, движения, мимики и жестов.

Осталась неохваченной только информация, получаемая и выдаваемая человеком с помощью органов осязания и обоняния. Но эта часть информации сравнительно невелика, и есть все основания полагать, что со временем ее можно будет передавать с помощью средств электросвязи. Некоторые достижения в этом направлении уже имеются. В парфюмерной промышленности, например, испытывают "электронный нос" (устройство для оценки запахов духов), а в пищевой промышленности – "электронный рот" (устройство для дегустации вин). Поэтому есть надежда, что со временем связь обеспечит 100 %-ную передачу информации, получаемой при непосредственном взаимодействии людей между собой и с окружающим миром.

Исходя из сказанного, можно сделать вывод о том, что движущей силой появления и развития новых видов электросвязи является стремление максимально приблизить информативность электросвязи к условиям непосредственного общения.

Подытоживая данные рассуждения, можно констатировать, что развитие электросвязи началось с низкоскоростной передачи текстовых сообщений (телеграфия), затем появилась телефонная связь, требующая больших скоростей передачи, после этого – передача неподвижных изображений (факсимильная связь), звуковое (аудио) вещание, видеовещание (телевидение), видеотелеконференции на основе применения технологий мультимедиа с эффектом виртуальной реальности, причем для каждого следующего вида связи требовались более высокие скорости передачи. Таким образом, просматривается очевидная тенденция – по мере появления новых видов электросвязи повышается скорость передачи информации. Эта тенденция подтверждается и экономическими соображениями.

3. Каковы перспективы дальнейшего развития видов электросвязи?

На основе изложенного может возникнуть вопрос, не остановится ли на этом развитие связи? Нет, не только не остановится, но даже не замедлится, и, более того, будет происходить более быстрыми темпами. И вот почему.

Во-первых, мы рассмотрели только последовательность создания новых видов связи, но совершенно не затронули вопросов развития предоставляемых с их помощью услуг. А ведь совершенно очевидно, что низкое качество услуг может свести к нулю информативность любого вида связи. Поэтому одним из основных направлений развития электросвязи остается увеличение числа услуг и повышение их качества.

Этот процесс будет происходить на основе новых технологий: интегральные и интеллектуальные сети, сети персональной и подвижной связи, мультимедиа, новые направляющие системы и методы передачи, сжатие информации и др. Но при этом телефония останется телефонией, как бы ее ни называли (например, компьютерная телефония, телефонная почта), а передача данных – передачей данных и т. д.

Одновременно с этим необходимо будет решить вопросы, связанные со снижением себестоимости и тарифов на услуги связи.

Решение этих задач в значительной степени зависит от развития электроники и вычислительной техники. При этом при оценке качества всех видов связи используются те же параметры, что и для оценки качества передачи информации при непосредственном общении, а основным требованием является максимальное приближение качества услуг связи к качеству передачи при непосредственном общении. Правда, в первом случае добавляются еще и требования к доставке по адресу и времени передачи.

Во-вторых, все вышеизложенное относится только к передаче информации в системе "точка – точка" (между двумя людьми). Однако человек может одновременно общаться не с одним человеком, а с многими людьми (система "точка – много точек"). Общение может происходить также по схеме "много точек – много точек" (имеется в виду масса людей).

И, наконец, в-третьих, мы ограничились рассмотрением только тех случаев, когда источником и потребителем информации является человек, тогда как сейчас в этом качестве широко и все чаще выступает ЭВМ. Более того, системы телеобработки и телематические службы будут все активнее использовать услуги электросвязи и в первую очередь услуги, базирующиеся на новых технологиях.

Отметим только, что услуги при связи ЭВМ – ЭВМ и человек – ЭВМ все более совершенствуются и по качеству приближаются к услугам непосредственного общения, например, услуга аутентификации отправителя и получателя, договоренность о методе работы (симплекс – дуплекс), о возможности приема сообщения определенного размера, конфиденциальность.

4. Может ли электросвязь предоставить услуги, выходящие за рамки непосредственного общения людей?

При ответе на этот вопрос речь будет идти только о тех услугах электросвязи, которые отсутствуют при непосредственном общении людей или имеют при нем более низкое качество.

Рассмотрим такую услугу, как передача с переприемом и хранением. Данная услуга удобна в условиях, когда отправитель и получатель находятся в местах с разным поясным временем или когда передать информацию раньше нельзя или неудобно, а позже не представляется возможным. Такие услуги предоставляются службами обработки сообщений (электронной почты), компьютерной телефонии и другими службами электросвязи.

Может возникнуть и другая ситуация: пользователь желает сохранить конфиденциальность получения информации. При непосредственной встрече с этим лицом уклониться от его намерений бывает очень трудно, тогда как служба компьютерной телефонии предоставляет такую возможность: при получении телефонного вызова абонент до снятия трубки нажатием специальной кнопки на аппарате получает на дисплее не только номер вызывающего абонента, но и его фотографию. На основании этих сведений он решает, снимать трубку или имитировать свое отсутствие. В более простых системах телефонной связи на экране аппарата высвечивается номер вызывающего телефона.

Существует и такая услуга, как "замкнутая группа абонентов", которую предоставляет служба обработки сообщений. Ее реализация в условиях непосредственного общения в большей массе людей весьма проблематична.

В местах собрания большого количества людей (в пределах непосредственной слышимости и видимости, когда обходятся без средств связи) может иметь место обмен разными видами информации (речь, текст, неподвижные и подвижные изображения).

Такие системы связи, как аудио- и видеоконференции, не только полностью обеспечивают дистанционный обмен всеми перечисленными видами информации, но и создают дополнительные возможности, в частности, передачу некоторой информации только определенной группе участников.

Большие возможности связи по сравнению с непосредственным общением человека с человеком или человека с ЭВМ не должно удивлять. Мы уже привыкли к тому, что микроскоп, телескоп, автомобиль, самолет и т. п. расширяют наши возможности.

Литература

1. Шварцман В. О. Электросвязь и информатизация // Электросвязь. – 1997. – № 5.

Содержание статьи

ЭЛЕКТРОННЫЕ СРЕДСТВА СВЯЗИ, техника передачи информации из одного места в другое в виде электрических сигналов, посылаемых по проводам, кабелю, оптоволоконным линиям или вообще без направляющих линий. Направленная передача по проводам обычно осуществляется из одной конкретной точки в другую, как, например, в телефонии или телеграфии. Ненаправленная передача, напротив, обычно используется для передачи информации из одной точки на множество других точек, рассеянных в пространстве, т.е. в широковещательных целях. Примером ненаправленной передачи может служить радиовещание.

Передачу сигналов по проводам можно рассматривать как протекание по проводу электрического тока, который прерывается или изменяется каким-либо образом, с передатчика, находящегося в одной из точек сети. Это прерывание или изменение тока, обнаруженное приемником в другой точке сети, и представляет собой сигнал, или элемент информации, посланной передатчиком.

Передача информации посредством радио- или оптических (световых) волн представляет собой электромагнитное излучение, которое может распространяться, не нуждаясь в какой-либо среде, т.е. способное распространяться и в вакууме. Такая передача осуществляется в результате колебаний электрического и магнитного полей. Волны радио и телевидения, микроволны, инфракрасные лучи, видимый свет, ультрафиолетовые лучи, рентгеновские и гамма-лучи – все они представляют собой электромагнитное излучение. Каждый вид электромагнитного излучения характеризуется своей частотой колебаний, причем радиоволны соответствуют низкочастотному концу спектра, а гамма-лучи – высокочастотному.

Хотя в принципе сигналы можно передавать электромагнитным излучением любой частоты, для целей связи годятся не все участки электромагнитного спектра, поскольку атмосфера для некоторых длин волн непрозрачна. Диапазон используемых «радиочастот» лежит в пределах от примерно 1 до 30 000 МГц. В этом диапазоне АМ-радиовещание ведется на частотах от 0,5 до 1,5 МГц, а ЧМ- и телевизионное вещание – в значительно более широком диапазоне частот, середина которого приходится на частоту 100 МГц. Микроволновые сигналы, в том числе посылаемые на спутники связи и принимаемые от них, находятся в диапазоне от 4000 до 14 000 МГц и даже выше. Вообще говоря, для любого сигнала нужна определенная полоса или диапазон частот; при этом чем сложнее сигнал, тем шире необходимая полоса частот. Так, например, для телевизионного сигнала из-за его гораздо большей сложности требуется ширина полосы, примерно в 600 раз большая, чем для речевого. Весь используемый спектр радиочастот позволяет разместить в нем 10 млн. речевых или около 10 000 телевизионных каналов. Этот спектр распределяется между вещательными станциями, аварийными службами, авиацией, судами, мобильной телефонией, военными и другими пользователями.

Революция в области связи.

В последние десятилетия средства электронной связи развивались так быстро, что слова «революция в области связи» не кажутся преувеличением. Базой для многих новшеств служил быстрый прогресс электронной техники и технологии. В начале 1950-х годов был разработан прибор, названный транзистором. Этот миниатюрный электронный компонент, сделанный из полупроводниковых материалов, используется для усиления электрического тока или управления им. Так как транзисторы меньше по размерам и более долговечны, чем электронные лампы, они заменили лампы в радиоприемниках и стали основой компьютеров. ТРАНЗИСТОР.

В конце 1960-х годов вместо транзисторных схем в вычислительной технике начали применять полностью собранные полупроводниковые схемы, получившие название интегральных (ИС). Впоследствии на одной пластине кремния, размер которой лишь немного превышал размеры первого транзистора, технологи научились в ходе одного процесса изготавливать сразу сотни тысяч транзисторов. Этот метод, получивший название технологии больших интегральных схем (БИС), позволяет в одном маленьком приборе разместить множество ИС.

Каждый этап развития электроники сопровождался значительным повышением надежности электронных компонентов. При этом удавалось также существенно уменьшить размеры, потребляемую мощность и стоимость многих видов электронной аппаратуры.

Широкое применение такой техники, как компьютеры, лазеры, волоконно-оптические линии, спутники связи, телефоны прямого набора, видеотелефоны, транзисторные радиоприемники и кабельное телевидение, привело к полному пересмотру традиционной классификации методов связи. Сейчас уже практически не отождествляют передачу по проводам с прямой адресной связью, а беспроводную передачу – с радиовещанием. Вероятно, наиболее сильное влияние на развитие техники связи оказало значительное увеличение пропускной способности средств связи как по эфиру, так и по проводам. Эта возросшая пропускная способность используется для постоянно увеличивающегося глобального трафика телевидения, телефонии и цифровой информации.

Лазер.

Одним из факторов, сыгравших важную роль в увеличении пропускной способности систем связи, было открытие лазера в 1961. Лазер – это источник света, генерирующий узкий луч света высокой интенсивности. Такой луч можно использовать для передачи сигналов. Уникальная особенность лазера состоит в том, что он излучает свет одной частоты, т.е. дает чисто монохроматическое излучение. Таким образом, лазер может служить генератором электромагнитных волн очень высокой частоты (ОВЧ) аналогично тому, как радиопередатчик служит источником волн более низкой частоты (радиоволн). Поскольку частотный диапазон световых волн (примерно от 5ґ10 8 до 10 9 МГц) во много раз шире диапазона частот радиоволн, световой луч позволяет передавать огромные объемы информации. Эта часть электромагнитного спектра имеет ширину, достаточную для размещения 80 млн. ТВ-каналов или обеспечения 50 млрд. одновременных телефонных разговоров.

Спутники связи.

Первые спутники связи, размещавшиеся на околоземных орбитах в начале 1960-х годов, несли аппаратуру пассивного типа и служили лишь ретрансляторами сигнала.

Современные спутники связи обычно выводятся на геостационарную орбиту высотой 35 900 км над поверхностью Земли. На каждом спутнике имеется 10 или большее число микроволновых приемников и передатчиков. Современный спутник позволяет передавать через океаны на целые континенты несколько телевизионных программ и обеспечивать работу более десятков тысяч телефонных каналов.

Кабели.

Во время Первой мировой войны специалисты по технике связи разработали метод использования пары проводов для одновременной передачи нескольких телефонных разговоров. Этот метод, названный частотным уплотнением каналов, основан на возможности передачи по паре проводов широкого спектра звуковых частот. При этом сигналы каждого из нескольких передатчиков разносятся по частоте (с помощью модуляции) и полученный более высокочастотный объединенный сигнал передается на приемный терминал, где разделяется на составляющие сигналы посредством демодуляции. Телефонный кабель с защитной оболочкой может содержать от десятков до сотен скрученных проводных пар, каждая из которых позволяет обеспечить работу до 24 телефонных каналов.

Однако кабелям, состоящим из проводных пар, присущи определенные ограничения. С превышением некоторой частоты сигналы, передаваемые по одной паре, начинают создавать помехи сигналам соседней пары. Чтобы решить эту проблему, была разработана передающая среда нового типа – коаксиальный кабель. Такой кабель, содержащий 22 коаксиальные пары, может обеспечить одновременную работу 132 000 телефонных каналов. Каждая пара в таком кабеле представляет собой центральный провод, заключенный в трубку второго проводника. Центральный проводник и трубка электрически изолированы друг от друга.

TASI.

Временнóе уплотнение речи с интерполяцией (TASI) – способ, позволяющий удвоить пропускную способность трансокеанских телефонных кабелей благодаря использованию естественных пауз в разговорах. Канал двусторонней связи примерно в течение 60% всего времени работает вхолостую при паузах в разговоре, а также в то время, когда пользователь работает на прием. Аппаратура TASI с помощью быстродействующего коммутатора предоставляет неиспользуемое время одного канала кому-либо из других пользователей. Такой коммутатор возвращает канал пользователю сразу же, как только тот начинает говорить, и разъединяет его сразу после замолкания, предоставляя канал в паузах другим абонентам.

Импульсно-кодовая модуляция.

Этот способ передачи сигналов средствами цифровой техники особенно удобен при использовании БИС и СБИС, а также волоконно-оптических линий. Такая цифровая (ИКМ) передача речи и ТВ-сигналов в конце концов заменит другие средства связи. При использовании импульсно-кодовой модуляции сигналы речи или изображения можно разделять на множество малых временн х интервалов; на каждом интервале ряд импульсов постоянной амплитуды представляет сигнал. Эти импульсы посылаются на принимающую станцию вместо оригинальных сигналов. Одно из преимуществ ИКМ связано с тем, что дискретные электронные импульсы постоянной амплитуды нетрудно отличить от случайных помех произвольной амплитуды (электростатического происхождения), которые в той или иной степени присутствуют в любой среде передачи. Такие импульсы можно передавать, по существу, без помех от стороннего шума, так как их легко отделить. ИКМ используется для самых разных сигналов. Телеграфные и факсимильные сообщения, а также другие данные, которые ранее пересылались по телефонным линиям другими методами, можно гораздо более эффективно передавать в импульсной форме. Трафик таких неречевых сигналов непрерывно возрастает; существуют также системы, позволяющие передавать смешанные сигналы речи, данных и видеоинформации.

Электронная коммутация.

Еще одно новшество, которое привело к повышению эффективности телефонной связи, – это электронная коммутация. Описанные выше современные микросхемы сделали возможным использование на АТС электронных коммутаторов вместо механических, что повысило скорость и надежность выполнения вызовов. Новые системы коммутации представляют собой цифровые системы, в которых для коммутации данных, сигналов ИКМ или видеосигналов в цифровой форме используются быстродействующие и компактные БИС. Вдобавок к тому, что электронная коммутация хорошо подходит для различных применений телефонии, она допускает реализацию ряда нововведений. К ним относятся: автоматическая передача вызова на другой номер, когда номер данного абонента занят; ускоренный набор, при котором абонент для соединения с часто вызываемыми номерами набирает только одну или две цифры; сигналы о вызове, которые извещают пользователя, что с ним пытается соединиться еще один абонент.

Телефоны-компьютеры.

Телефон будущего найдет себе применение не только для обычной связи. Телефонные аппараты с встроенными миниатюрными и недорогими логическими схемами будут способны выполнять сложные электронные функции. С помощью АТС такой телефон может стать индивидуальным компьютером. Нажимая клавиши своего телефонного аппарата, пользователь сможет вводить данные, которые он хочет сохранить, обрабатывать информацию, запрашивать данные из некоторого центрального файла или выполнять вычисления.

Видеотелефон.

Новые средства электроники позволяют дополнять изображениями передаваемую по телефону звуковую информацию. Видеопередачи между конференц-залами, находящимися в нескольких городах, используются для того, чтобы избежать необходимости переездов участников конференций. Видеопередачи начали широко применяться для обучения – лекции передаются из одной аудитории в другую (удаленную) и записываются на видеоленту для использования в тех же целях.

Системы кабельного телевидения.

Хотя лазерное излучение и миллиметровые волны могут быть использованы для вещания, ограничения, обусловленные поглощением в атмосфере, и разные помехи другого рода удается преодолеть лишь ценой больших затрат. Поэтому при поиске путей расширения вещания, позволяющих избежать ограничений, связанных с использованием электромагнитных излучений, все больше используются кабельные системы.

Для кабельного телевидения требуется прокладка кабелей от передающих до принимающих станций, расположенных, например, в домах. Радиослушатель или телезритель кабельного вещания не испытывает неудобств от замираний, двоения изображений и других помех. Кроме того, благодаря тому, что число каналов, передаваемых по кабелю, практически неограниченно (тогда как обычная станция ТВ-вещания передает в данный момент лишь одну программу), телезрителю предоставляется гораздо более широкий выбор программ. В перспективе средства массовой информации могут стать службами индивидуализированной информации, способными передавать по запросам отдельных телезрителей предварительно записанные программы.

На протяжении многих лет работают системы кабельного телевидения с коллективным приемом (CATV). Первоначально предназначавшиеся для обслуживания удаленных поселков, где устанавливаемые на крышах антенны не обеспечивали качественного приема сигналов, системы CATV также широко используются в городах, где одной из проблем являются помехи.

Компьютер как интеллектуальный помощник.

Специалисты в области вычислительной техники полагают, что в конце концов люди смогут более эффективно распространять свои идеи с помощью компьютеров, чем путем прямой беседы. Обычно цель беседы сводится к обмену, сравнению и критическому обсуждению идей, уже сформировавшихся в умах участников беседы. Идеи в основном выражают словами, однако если предмет обсуждения сложен или имеет техническую специфику, то приходится использовать графику, фотографии и расчеты. Беседа не всегда приводит к полному пониманию, поскольку излагаемые концепции бывает нелегко выразить словами; часто они содержат данные и ассоциации, связанные между собой настолько сложным образом, что даже говорящему трудно их до конца понять и выразить. Слушающий же не в состоянии исследовать образ мыслей говорящего и должен полагаться на информацию, которую тот сообщает, причем с мерой неадекватности, которую трудно оценить.

Компьютер, по утверждениям кибернетиков, предоставляет участнику беседы возможность лучше понять идеи своего собеседника. Компьютер – это машина для обработки информации, умеющая хранить данные, знающая, где их найти, способная сопоставлять их, сортировать, сжимать или реструктурировать и затем воспроизводить на экране в наиболее подходящей форме. Если в компьютер введена информация, имеющая отношение к формулированию некой идеи, но не прозвучавшая достаточно ясно при объяснении этой идеи собеседником, то на выходе компьютера можно получить общее представление об образе мышления говорящего. Таким образом, базовая информация говорящего оказывается доступной для слушателя. Кроме того, компьютер может понадобиться слушателю для сортировки данных, позволяющей выявить факты, имеющие отношение к обсуждаемой проблеме или концепции. Затем могут возникнуть обсуждения между двумя или большим числом собеседников, компьютеры которых соединены так, что информация собирается, обрабатывается и обменивается столь эффективно, что решения и творческие идеи смогут возникать в такой мере и на таком уровне, которых нельзя было бы достичь без использования компьютеров. Эксперименты, проведенные в этом направлении, дали обнадеживающие результаты. ОРГТЕХНИКА И КАНЦЕЛЯРСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ; ТЕЛЕФОН; КОМПЬЮТЕР;

Информация - сведения о каких-либо процессах, событиях, фактах или предметах. Известно, что 80..90% информации человек получает через органы зрения и 10..20% - через органы слуха. Другие органы чувств дают в сумме 1..2% информации. Физиологические возможности человека не позволяют обеспечить передачу больших объемов информации на значительные расстояния.

Связь - техническая база, обеспечивающая передачу и прием информации между удаленными друг от друга людьми или устройствами. Аналогия между связью и информацией такая же, как у транспорта и перевозимого груза. Средства связи не нужны, если нет информации, как не нужны транспортные средства при отсутствии груза.

Сообщение - форма выражения (представления) информации, удобная для передачи на расстояние. Различают оптические (телеграмма, письмо, фотография) и звуковые (речь, музыка) сообщения. Документальные сообщения наносятся и хранятся на определенных носителях, чаще всего на бумаге. Сообщения, предназначенные для обработки на ЭВМ, принято называть данными .

Информационный параметр сообщения - параметр, в изменении которого "заложена" информация. Для звуковых сообщений информационным параметром является мгновенное значение звукового давления, для неподвижных изображений - коэффициент отражения, для подвижных - яркость свечения участков экрана.

По характеру изменения информационных параметров различают непрерывные и дискретные сообщения.

Сигнал - физический процесс, отображающий передаваемое сообщение. Отображение сообщения обеспечивается изменением какой-либо физической величины, характеризующей процесс. Эта величина является информационным параметром сигнала .

Сигналы, как и сообщения, могут быть непрерывными и дискретными . Информационный параметр непрерывного сигнала с течением времени может принимать любые мгновенные значения в определенных пределах. Непрерывный сигнал часто называют аналоговым . Дискретный сигнал характеризуется конечным числом значений информационного параметра. Часто этот параметр принимает всего два значения. На Рис. 3.1 показаны виды аналогового и дискретного сигналов.

В технике связи наряду с абсолютными единицами измерения параметров электрических сигналов (мощность, напряжение и ток) широко используются относительные единицы.

Уровнем передачи сигнала в некоторой точке канала или тракта называют логарифмическое преобразование отношения энергетического параметра S (мощности, напряжения или тока) к отсчетному значению этого же параметра.

Правило преобразования определяется формулой:

где m - масштабный коэффициент; a - основание логарифма.

Уровни передачи измеряются в децибелах, если справедливы соотношения:

для уровней по мощности, дБм;

для уровней по напряжению, дБн;

Уровень передачи называется абсолютным, если P 0 =1 мВт. Если теперь задать R 0 , то при заданных значениях мощности и сопротивления легко получить соответствующие величины напряжения U 0 и тока I 0:

При R 0 = 600 Ом в практических расчетах принимают округленные значения: для U 0 = 0,775 В, а для I 0 = 1,29 мА.

Измерительные уровни служат для определения уровней передачи с помощью измерительных приборов, называемых указателями уровня.

Для измерения уровня наиболее часто применяется схема известного генератора, показанная на Рис. 3.2.

Рис. 3.1 Виды сигналов: а - аналогового, б - дискретного

Рис. 3.2 Схема известного генератора

В этой схеме ко входу исследуемого объекта, например некоторого четырехполюсника, подключается генератор испытательного сигнала с полностью определенными параметрами, т.е. должно быть известно его выходное сопротивление R Г, развиваемая ЭДС E Г (или напряжение на входе объекта U ВХ). Входное сопротивление объекта R Г также должно быть известно. К выходу объекта подключается указатель уровня с входным сопротивлением, равным номинальному значению сопротивления нагрузки; реальная нагрузка при этом отключается.

В качестве испытательного при измерении уровней передачи чаще всего применяют одночастотный синусоидальный сигнал, частота которого также должна быть известна, а начальная фаза, как правило, не фиксируется.

Если по значению параметров подключенный генератор испытательного сигнала обладает свойством нормального, т.е. его внутреннее сопротивление равно 600 Ом, развиваемая ЭДС равна 1,55 В, то измеренный на сопротивлении R Н уровень называется измерительным.

В дальнейшем будем рассматривать принципы и средства связи, основанные на использовании электрической энергии в качестве переносчиков сообщений, т.е. электрических сигналов . Выбор электрических сигналов для переноса сообщений на расстояние обусловлен их высокой скоростью распространения (около 300 км/мс)

Описание сигналов электросвязи некоторым образом необходимо для их адекватной обработки в процессе передачи. Описанием сигнала может служить некоторая функция времени. Определив так или иначе данную функцию, определяем и сигнал. Однако такое полное определение сигнала не всегда требуется. Достаточно описание в виде нескольких параметров , характеризующих основные свойства сигнала с точки зрения его передачи.

Если провести аналогию с транспортированием грузов, то для транспортной сети определяющими параметрами груза являются его масса и габариты. Сигнал также является объектом транспортирования, а техника связи - техникой транспортирования (передачи) сигналов по каналам связи.

Основными первичными сигналами электросвязи являются: телефонный, звукового вещания, факсимильный, телевизионный, телеграфный, передачи данных.

Телефонный (речевой) сигнал . Звуки речи образуются в результате прохождения воздушного потока из легких через голосовые связки и полости рта и носа. Частота импульсов основного тона (f 0 на Рис. 3.3) лежит в пределах от 50..80 Гц (бас) до 200..250 Гц (женский и детский голоса). Импульсы основного тона содержат большое число гармоник (до 40) (2f 0 ,..,nf 0 на Рис. 3.3), причем их амплитуды убывают с увеличением частоты со скоростью приблизительно 12 дБ на октаву (кривая 1 на Рис. 3.3). (Напомним, что октавой называется диапазон частот, верхняя частота которого в два раза выше нижней. Т.о. амплитуда гармоники 2f 0 на 12 дБ больше, чем гармоники 4f 0 и т.д.). При разговоре частота основного тона f 0 меняется в значительных пределах.

Рис. 3.3 Спектральный состав речевого сигнала

В процессе прохождения воздушного потока из легких через голосовые связки и полости рта и носа образуются звуки речи, причем мощность гармоник частоты основного тона меняется (кривая 2 на Рис. 3.3). Области повышенной мощности гармоник частоты основного тона называются формантами (см. Рис. 3.3). Различные звуки речи содержат от двух до четырех формант. Высокое качество передачи телефонного сигнала характеризуется уровнем громкости, разборчивостью, естественным звучанием голоса, низким уровнем помех. Эти факторы определяют требования к телефонным каналам.

Основными параметрами телефонного сигнала являются:

­ мощность телефонного сигнала P ТЛФ. Согласно данным МСЭ-Т средняя мощность телефонного сигнала в точке с нулевым измерительным уровнем на интервале активности составляет 88 мкВт. С учетом коэффициента активности (0,25) средняя мощность телефонного сигнала P СР равна 22 мкВт. Кроме речевых сигналов в канал связи могут поступать сигналы управления, набора номера и пр. С учетом этих сигналов среднюю мощность телефонного сигнала принимают равной 32 мкВт, т.е. средний уровень телефонного сигнала составляет p СР = 10 lg (32 мкВт/1мВт) = - 15 дБм0;

­ коэффициент активности телефонного сообщения, т.е. отношение времени, в течение которого мощность сигнала на выходе канала превышает заданное пороговое значение, к общему времени занятия канала для разговора. При разговоре каждый из собеседников говорит приблизительно 50% времени. Кроме того, отдельные слова, фразы отделяются паузами. Поэтому коэффициент активности составляет 0,25..0,35.

­ динамический диапазон определяется выраженным в децибелах отношением максимальной и минимальной мощности сигнала

Динамический диапазон телефонного сигнала составляет D С =35...40 дБ;

­ пик-фактор сигнала

который составляет 14 дБ. При этом максимальная мощность, вероятность превышения которой исчезающе мала, равна 2220 мкВт (+3,5 дБм0);

­ энергетический спектр речевого сигнала - область частот, в которой сосредоточена основная энергия сигнала (Рис. 3.4)

где - спектральная плотность среднего квадрата звукового давления; - порог слышимости (минимальное звуковое давление, которое начинает ощущаться человеком с нормальным слухом на частотах 600..800 Гц); ?f = 1 Гц. Из Рис.3.4 следует, что речь представляет собой широкополосный процесс, частотный спектр которого простирается от 50..100 Гц до 8000..10000 Гц. Установлено, однако, что качество речи получается вполне удовлетворительным при ограничении спектра частотами 300..3400 Гц. Эти частоты приняты МСЭ-Т в качестве границ эффективного спектра речи. При указанной полосе частот слоговая разборчивость составляет около 90%, разборчивость фраз - более 99% и сохраняется удовлетворительная натуральность звучания.

Рис. 3.4 Энергетический спектр речевого сигнала

Сигналы звукового вещания . Источником звука при передаче программ вещания обычно являются музыкальные инструменты или голос человека.

Динамический диапазон вещательной передачи следующий: речь диктора 25..35 дБ, художественное чтение 40..50 дБ, вокальные и инструментальные ансамбли 45..55 дБ, симфонический оркестр до 65 дБ. При определении динамического диапазона максимальным считается уровень, вероятность превышения которого равна 2%, а минимальным - 98%.

Средняя мощность сигнала вещания существенно зависит от интервала усреднения. В точке с нулевым измерительным уровнем средняя мощность составляет 923 мкВт при усреднении за час, 2230 мкВт - за минуту и 4500 мкВт - за секунду. Максимальная мощность сигнала вещания в точке с нулевым измерительным уровнем составляет 8000 мкВт.

Частотный спектр сигнала вещания расположен в полосе частот 15..20000 Гц. При передаче как телефонного сигнала, так и сигналов вещания полоса частот ограничивается. Для достаточно высокого качества (каналы вещания первого класса) эффективная полоса частот должна составлять 0,05..10 кГц, для безукоризненного воспроизведения программ (каналы высшего класса) 0,03...15 кГц.

Факсимильный сигнал формируется методом построчный развертки. Частотный спектр первичного факсимильного сигнала определяется характером передаваемого изображения, скоростью развертки и размерами сканирующего пятна. Для параметров факсимильных аппаратов, рекомендованных МСЭ-Т, верхняя частота сигнала может составлять 732, 1100 и 1465 Гц. Динамический диапазон сигнала составляет около 25 дБ, пик-фактор равен 4,5 дБ при 16 градациях яркости.

Телевизионный сигнал также формируется методом развертки. Анализ показывает, что энергетический спектр телевизионного сигнала сосредоточен в полосе частот 0..6 МГц. Динамический диапазон D С 40 дБ, пик-фактор 4,8 дБ.

Основным параметром дискретного сигнала с точки зрения его передачи является требуемая скорость передачи (бит/с).

Аналогичные параметры определяются и для каналов связи. Параметры каналов связи должны быть не меньше соответствующих параметров сигналов.

Свести параметры аналоговых сигналов к единому параметру (скорости передачи) позволяет преобразование этих сигналов в цифровые (см. подраздел 8.2 "Цифровая обработка аналоговых сигналов").

Система электросвязи - совокупность технических средств и среды распространения, обеспечивающая передачу сообщений . Обобщенная структурная схема систем электросвязи показана на Рис. 3.5.

Рис. 3.5 Обобщенная структурная схема систем электросвязи

Сообщение при помощи преобразователя сообщение-сигнал преобразуется в первичный электрический сигнал. Первичные сигналы не всегда удобно (а иногда невозможно) непосредственно передавать по линии связи. Поэтому первичные сигналы при помощи передатчика ПРД преобразуются в так называемые вторичные сигналы, характеристики которых хорошо согласуются с характеристиками линии связи.

Канал связи - совокупность технических устройств (преобразователей) и среды распространения, обеспечивающих передачу сигналов на расстояние.

Каналы и системы связи, использующие искусственную среду распространения (металлические провода, оптическое волокно), называются проводными, а каналы и системы связи, в которых сигналы передаются через открытое пространство - радиоканалами и радиосистемами.

Условная классификация современных видов электросвязи показана на Рис. 3.6. Все виды электросвязи по типу передаваемых сообщений могут быть разделены на предназначенные для передачи звуковых сообщений, оптических сообщений в виде подвижных изображений, оптических сообщений в виде неподвижных изображений и сообщений между ЭВМ. В зависимости от назначения сообщений виды электросвязи могут быть разделены на предназначенные для передачи сообщений индивидуального и массового характера.

Рис. 3.6 Современные виды электросвязи

Приведенная на Рис. 3.6 классификация достаточно условна, поскольку в последнее время наметилась тенденция объединения видов электросвязи в единую интегральную систему на основе цифровых методов передачи и коммутации для передачи всех видов сообщений.

Подобные документы

Предназначение канала связи для передачи сигналов между удаленными устройствами. Способы защиты передаваемой информации. Нормированная амплитудно-частотная характеристика канала. Технические устройства усилителей электрических сигналов и кодирования.

контрольная работа , добавлен 05.04.2017


Связь как отрасль хозяйства, обеспечивающая прием и передачу информации. Особенности и устройство телефонной связи. Услуги спутниковой связи. Сотовая связь как один из видов мобильной радиосвязи. Передача сигнала и соединение с помощью базовой станции.

презентация , добавлен 22.05.2012


Ретранслятор как комплекс оборудования, предназначенного для обеспечения связи между двумя и более радиопередатчиками, удаленными друг от друга на большие расстояния. Принцип его действия, структура и компоненты. Выбор внешней и внутренней антенны.

курсовая работа , добавлен 26.01.2015


Характеристики и параметры сигналов и каналов связи. Принципы преобразования сигналов в цифровую форму и требования к аналогово-цифровому преобразователю. Квантование случайного сигнала. Согласование источника информации с непрерывным каналом связи.

курсовая работа , добавлен 06.12.2015


Современные виды электросвязи. Описание систем для передачи непрерывных сообщений, звукового вещания, телеграфной связи. Особенности использования витой пары, кабельных линий, оптического волокна. Назначение технологии Bluetooth и транковой связи.

реферат , добавлен 23.10.2014


Зарождение концепции многоуровневой иерархической структуры сети телефонной связи. Электронная технология, позволившая перевести все средства телефонии на элементную базу. Развитие IР-телефонии, обеспечивающей передачу речи по сетям пакетной коммутации.

реферат , добавлен 06.12.2010


Функциональная схема и основные элементы цифровой системы. Каналы связи, их характеристики. Обнаружение сигнала в гауссовом шуме. Алгоритмы цифрового кодирования. Полосовая модуляция и демодуляция. Оптимальный прием ДС сигнала. Методы синхронизации в ЦСС.

курс лекций , добавлен 02.02.2011


Расчет практической ширины спектра сигнала и полной энергии сигнала. Согласование источника информации с каналом связи. Расчет интервала дискретизации и разрядности кода, вероятности ошибки при воздействии "белого шума". Определение разрядности кода.

курсовая работа , добавлен 07.02.2013


Схема цифрового канала связи. Расчет характеристик колоколообразного сигнала: полной энергии и ограничения практической ширины спектра. Аналитическая запись экспоненциального сигнала. Временная функция осциллирующего сигнала. Параметры цифрового сигнала.

курсовая работа , добавлен 07.02.2013


Принцип действия телефонной сети. Классификация внутриучрежденских телефонных систем, их достоинства. Некоторые правила телефонного общения секретаря с клиентом. Основные стандарты сотовой радиотелефонной связи. Особенности и удобство факсимильной связи.

Телефонная и телеграфная сети

Итак, электрическая связь позволяет людям передавать информацию по линиям связи или без них на любые расстояния через телефонную и телеграфную сети электросвязи, через сети радиовещания и телевидения.

Как протянуть, например, линии телефонной связи, чтобы можно было соединить каждый телефонный аппарат с любым другим? Для этого каждый аппарат подсоединяется к ближайшей станции связи. Несколько станций, расположенных недалёко друг от друга, присоединены линиями связи к одной центральной станции, называемой узлом связи. А узлы соединены линиями, каждый с каждым. Так образуется сеть телефонной связи.

В этой сети каждый абонент (т. е. владелец телефонного аппарата) может соединиться с другим абонентом, пройдя через свою станцию, через узлы связи и через другую станцию. Количество линий, соединяющих между собой станции и узлы, значительно меньше числа абонентов. Ведь одновременно разговаривает только часть абонентов.)

Соединение абонентов друг с другом осуществляется на станциях. Естественно, что при этом каждому телефонному аппарату должен быть присвоен номер, который отличался бы от всех других.; Раньше на станциях сидели телефонистки, которые отвечали абоненту, как только он снимал трубку, и соединяли его с другим абонентом. Теперь станция стала автоматической и называется АТС - автоматическая телефонная станция. Когда человек снимает трубку телефонного аппарата и набирает номер, он приводит в действие большое количество механизмов, расположенных на многих станциях и узлах связи. Аналогичным образом строится сеть телеграфной связи, только здесь друг с другом соединяются телеграфные аппараты.

Для создания сети электросвязи надо иметь:

1) аппараты, которые преобразуют информацию (звук, текст телеграммы, изображение) в электрические сигналы или, наоборот, электрические сигналы превращают в информацию (их называют оконечными);

2) проводные или радиолинии связи, которые позволяют передавать электрические сигналы на далекое расстояние;

3) автоматические коммутационные станции, оборудованные специальными устройствами, соединяющими абонентов друг с другом.

Оконечные аппараты

Телеграфные аппараты

Телеграфный аппарат Морзе был одним из первых устройств, позволивших передать сообщение на далекое расстояние. В этом аппарате каждая буква передается с помощью ключа, к контакту которого подключена электрическая батарея и линия связи.) Нажал ключ - и в линию пошел ток, отпустил -ток прекратился" (рис. 1). На другом конце линия подсоединяется к электромагниту, который при прохождении через него тока притягивает к себе рычаг, на конце которого сидит колесико, погруженное в жидкую краску. Около колесика специальным пружинным механизмом (как в часах) протягивается лента. Нажал ключ - пошел ток, рычаг притянулся, колесико отпечатало след на ленте. Быстро отпустил ключ - получилась точка, задержался немного -получилось тире. Каждая буква алфавита обозначается кодовой комбинацией из точек и тире, образующих всем известную азбуку Морзе. Чтобы быстрее передать сообщение, самые распространенные в тексте буквы обозначаются самой короткой комбинацией. Например, буква Е (самая распространенная буква в английском языке) обозначена одной точкой. Буква III, которая встречается редко, обозначена четырьмя тире. Аппарат Морзе прожил свыше 100 лет, а его код все еще очень нужен людям. Ведь сигналы бедствия на море до сих пор передаются азбукой. Морзе.

Три точки - три тире - три точки (SOS) - этот сигнал знают все люди на Земле.

Современный телеграфный аппарат, применяемый на автоматических телеграфных станциях, называется телетайп, т. е. "печатающий на расстоянии". Он, конечно, отличается от аппарата Морзе. В нем нет ключа, а имеется клавиатура, такая же, как у пишущей машинки, и вместо точек и тире аппарат печатает сразу буквы. Интересно отметить, что Б. С. Якоби еще в 1850 г. построил буквопечатающий аппарат. Но он опередил время - только в XX в. такие аппараты нашли применение.

Телеграфные аппараты бывают разных конструкций, однако их можно разделить на два основных типа: одни печатают буквы на ленте - ленточные аппараты, а другие - прямо на листе бумаги, намотанном на рулон,- это рулонные аппараты (рис. 2). В современных аппаратах вместо азбуки Морзе используется другой - пятизначный код. Каждая буква изображается набором точек (импульсов тока) или пропусков между точками. Сумма точек или пропусков всегда равна 5. Если обозначить точку "1", а пропуск - "0", то буква Б выглядит так: 10011, буква X - 00101 и т. д. Легко подсчитать, что этим кодом можно передать 32 буквы. Чтобы передать в линию импульсы тока, соответствующие каждой букве, под клавишами аппарата имеется 5 подвижных стальных линеек с зубьями, как у пилы. При этом некоторые зубья на линейках отсутствуют. Линейки расположены так, что клавиша, опускаясь, нажимает сразу на все 5 линеек. Когда под клавишу попадает зуб, то линейка сдвигается в сторону. Если зуба нет, то линейка остается на месте. Линейка, которая сдвинулась в сторону, нажимает на пружинку и включает ток.

Рис. 1. Принцип действия аппарата Морзе.

Рис. 2 Современный рулонный телеграфный аппарат (без кожуха).

Расположение зубьев соответствует кодовой комбинации каждой буквы. Каждой единице кодовой комбинации буквы соответствует зуб, нулю - отсутствие "зуба". Специальный "распределитель" по очереди подключает линию к пружинкам и создает импульсы тока. Эти импульсы идут в линию и попадают в электромагниты приемного аппарата. Специальное сложное электромеханическое устройство "расшифровывает" эти импульсы, заставляя печатающий механизм печатать соответствующую букву на рулоне бумаги или на ленте.

Телефонные аппараты

Главные части любого телефонного аппарата -микрофон, телефон и номеронабиратель (рис. 5).

Микрофон преобразует звуковые волны в колебания электрического тока, а телефон эти электри-"ческие колебания преобразует опять в звуковые волны.

Микрофон - это металлическая коробка с угольным порошком. Сверху коробка закрыта тонкой пластинкой (мембраной), сделанной из проводящего электрический ток материала. Пластинка изолирована от коробки и лежит прямо на порошке. Действие микрофона основано на свойстве угольного порошка менять электрическое сопротивление в зависимости от давления, с которым его сжимают. Звуковые волны речи заставляют колебаться мембрану, и она сильнее или слабее сдавливает порошок. Если к микрофону (рис. 4, а) присоединить электрическую батарею так, чтобы ток проходил через порошок, то сила тока будет изменяться в зависимости от сопротивления порошка. Звуковые волны превратились в электрические колебания.

Чтобы эти колебания преобразовать обратно в звуковые, применяется телефон. Он представляет собой электромагнит, около которого находится стальная мембрана. В зависимости от силы тока она притягивается к электромагниту то сильнее, то слабее и создает воздушные колебания (рис. 4, б).

Телефон в аппарате подключен через трансформатор. Микрофон подключен к " середине первичной обмотки трансформатора и питается током от батареи на станции, когда рычаг поднят. Когда рычаг телефона нажат (опущен вниз), телефон и микрофон от линии отключены, а к линии в это время подключен звонок, который звонит, когда с линии поступает сигнал вызова (рис. 6).

Рис. 4. Принцип действия телефонного аппарата.

Рис. 5. Телефонные аппараты с дисковым номеронабирателем.

Рис. 6. Упрощенная электрическая схема телефонного аппарата.

Рис. 7. Штриховой фототелеграфный аппарат.

Когда трубку снимают, рычаг поднимается и в линию включается и телефон и микрофон, абонент может разговаривать с другим абонентом. Для вызова другого абонента в телефонном аппарате имеется номеронабиратель. Когда его диск повернут по часовой стрелке, контакт 1 замыкается и отключает микрофон и телефон от линии. Когда номеронабиратель под воздействием пружины возвращается в исходное положение, контакт 2 разомкнется и замкнется столько раз, сколько единиц в цифре, которая будет набрана. А в результате этого ток в линии будет состоять из коротких импульсов, число которых равно набранной цифре. В будущем набор номера будет осуществляться не диском, а кнопками, причем каждая кнопка будет посылать в линию ток определенной частоты (рис. 3).

Фототелеграфные аппараты

Фототелеграфный аппарат передает на далекие расстояния неподвижные изображения - рисунки, фотографии, письменные тексты и др. Принцип его работы идентичен принципу телевизионной передачи. Как и в телевидении, изображение раскладывается на большое количество мелких точек, и эти точки последовательно, одна за другой, превращаются в электрические сигналы, передаваемые в ли-нию. Для этого в передающем аппарате фототелеграмму закрепляют на вращающемся барабане и освещают узким - диаметром до 0,2 мм - пучком света (рис. 8). Луч света за каждый оборот барабана сдвигается на 0,2 мм и таким образом последовательно "обходит" все изображение. Любое изображение состоит из светлых и темных частей. От светлых частей луч отражается лучше, от темных -хуже, т. е. при прохождении луча по изображению яркость отраженного света все время изменяется. Отраженный луч попадает на фотоэлемент, который изменяет силу тока в цепи в зависимости от его яркости. На выходе фотоэлемента электрический сигнал представляет собой серию различных по амплитуде импульсов, и каждый из этих импульсов соответствует определенной точке фототелеграммы.

Рис. 8. Фототелеграфный передающий аппарат.

Рис. 9. Фототелеграфный приемный аппарат.

После усиления сигнал поступает в линию связи и по ней попадает на специальную осветительную лампу в приемном аппарате (рис. 9). В зависимости от силы тока, поступающего с линии, лампа светится ярче или слабее. С помощью специального объектива свет этой лампы проектируется в точку на барабане, на котором навернута фотобумага. Этот барабан вращается с той же скоростью, что и барабан передатчика, а лампа вместе с объективом медленно движется вдоль оси барабана. На рулоне появляется негативное изображение, которое надо проявить и отпечатать. (Попробуйте сообразить, почему изображение будет негативным.)

Есть фототелеграфные аппараты, в которых изображения принимаются на специальную электрохимическую бумагу. Такую фототелеграмму сразу же, без дополнительной обработки, можно вручить адресату. Есть аппараты, в которых специальное электромагнитное устройство - "перо" воспроизводит рисунок на обычной бумаге. Такой штриховой фототелеграфный аппарат показан на рисунке 7.

Линии и каналы связи

Простые двухпроводные линии

Чтобы соединить друг с другом два аппарата (телефонных, телеграфных, фототелеграфных или других), достаточно проложить между ними пару изолированных друг от друга проводников.

Однако, чтобы соединить абонентов, которых разделяют тысячи километров, этот способ не годится.

Электрический ток, проходя через такую линию, ослабляется настолько, что его и не услышишь ни в какой телефон: энергия электрического сигнала по дороге растрачивается на нагревание проводов (это, конечно, не значит, что можно ощущать этот нагрев - он очень незначителен: чтобы от мощности микрофонных сигналов могла гореть обычная электрическая лампа в 25 Вт, должны одновременно работать 25 тыс. микрофонов). К тому же в каждой линии кроме электрических сигналов, несущих информацию, имеются различные случайные электрические сигналы (их называют помехами): наводки от грозовых разрядов, плохих контактов в электросетях, хаотического движения электронов в проводнике и т. д.

Сигнал, прошедший очень длинный путь, ослабнет настолько, что он будет во много раз меньше этих помех, и мы услышим в телефоне только шум. Поэтому по дороге сигнал надо много раз усиливать и не давать ему становиться слабее шума. Для этого длинную линию делят на несколько более коротких частей, между которыми и включаются промежуточные усилители (см. ст. "Усилители"),

Следует заметить, что усилитель должен обладать способностью усиливать токи, приходящие к нему с разных сторон. Слабый ток, подведенный к усилителю слева, должен усилиться и пойти дальше направо; слабый ток, подведенный справа, должен усилиться и пойти налево. Но такой усилитель сделать невозможно! Поэтому в линию либо включаются два усилителя (рис. 10), либо делают две линии и в каждую включают по одному усилителю, которые усиливают токи, идущие в разные стороны (рис. 11). Только в первом случае усилители отделяют друг от друга с помощью специального дифференциального трансформатора, разделяющего токи разных направлений. Если построить линию связи из медной проволоки на столбах, то усилители придется устанавливать через 250 км. Однако линии, позволяющие разговаривать только двум абонентам, были бы очень дорогими. Ведь на 1000 км для двух медных проводов при диаметре каждого 4 мм требуется 100 т меди. И это на одну связь! А у нас в стране сейчас больше 15 млн. телефонных аппаратов, через которые за один год осуществляется свыше 500 млн. междугородных разговоров!

Рис. 10. Схема включения двух усилителей: 1 - усилители; 2 - дифференциальные трансформаторы.

Рис. 11. Схема включения двух усилителей в две линии связи.

Мы уже говорили, что сократить количество линий связи помогают телефонные станции. (Ведь не все абоненты разговаривают одновременно!) Но для соединения станций друг с другом все равно надо много линий. Если бы каждый разговор между станциями велся только по паре проводов, то для линий связи не хватило бы всей меди, имеющейся в мире. Выход был найден тогда, когда были изобретены многоканальные линии связи.

Многоканальные линии связи
Электрические колебания, в которые микрофон превращает звуковые колебания, имеют спектр частот примерно до 4000 Гц. Оказалось, что линия может пропускать электрические колебания с любой частотой, даже до десятков миллионов герц. Поэтому стали подавать в линию электрический ток с большой (обычно говорят - высокой) частотой колебаний и сопровождать его, т. е. модулировать, токами с колебаниями, характерными для человеческой речи. В результате модуляции в линии окажется "несущая" высокая частота, сопровождаемая двумя "боковыми" спектрами, расположенными немного выше и немного ниже, чем несущая частота (рис. 12). На другом конце линии с помощью детектирования можно восстановить человеческую речь (см. ст. "Заглянем в радиоприемник"). Для этого даже не надо иметь два боковых спектра. Достаточно, и это обычно делается, оставить только один из спектров (безразлично - более высокий или более низкий). Если взять несколько "несущих" частот, сдвинутых относительно друг друга больше, чем на ширину одного "бокового" спектра (4 кГц), то на каждую из них можно наложить электрические токи, полученные от разных абонентов, и таким образом через одну линию передавать много разговоров.

Проблема заключается только в том, как на конце линии отделить все эти токи друг от друга. Ведь они смешаются! Эта проблема была решена в 20-х годах нашего века, когда был изобретен электрический фильтр. Можно, например, на выход линии включить такой фильтр, который, будет пропускать только токи, имеющие частоты от 60 до 64 кГц, а все остальные токи через него ле пойдут. Если на выход линии включить параллельно много фильтров, каждый из которых пропускает только свои частоты, то с помощью разных несущих частот через линию можно пропустить много разговоров одновременно. Получается, что на линии создается много каналов, по каждому из которых идет свой разговор. Вот по такому принципу устроены многоканальные системы связи с частотным разделением каналов. В настоящее время у нас в стране очень широкое применение получили системы, дающие возможность получить 60 каналов, 300 каналов и даже 1920 каналов по двум парам проводов. Две пары потому, что, как мы показали раньше, нам надо включать усилители для разных направлений передачи. В многоканальных системах усилители приходится ставить значительно чаще, чем через 250 км. Дело в том, что чем больше каналов имеет система, тем более высокие частоты надо передавать. А чем выше частоты электрического тока, тем больше сила тока ослабевает ("затухает") при прохождении через кабель. Так что 60-ка-нальная система требует в 60 раз большей полосы частот, чем полоса одного канала (4 кГц). Спектр 60-канальной системы лежит в диапазоне от 12 до 252 кГц. И здесь усилители надо ставить через каждые 18 км. А система на 1920 каналов занимает полосу частот от 0,3 до 8 МГц. При этом вместо пары обычных проводов применяют так называемые коаксиальные пары. (рис. 13). Одним проводом в ней служит центральный проводник, а другим - трубка, изолированная от центрального проводника с помощью полиэтиленовых шайб. Особенность коаксиального кабеля в том, что у него очень малы потери тока. Все же и на этом кабеле усилители приходится ставить через 6 км. Усилители делают на лампах или полупроводниках, помещают в цистерны и зарывают в землю (рис. 14). Усилители управляются и снабжаются электроэнергией дистанционно со станций, расположенных на расстоянии свыше 100 км друг от друга. Они должны работать очень надежно. Ведь, например, на линии связи Москва - Хабаровск связь проходит через 1600 усилителей, каждый из которых усиливает токи от 1920 одновременных разговоров. Если хотя бы один усилитель повредится - вся связь остановится. Обычно междугородный коаксиальный кабель содержит 4-6-8 и больше коаксиальных трубок под одной общей свинцовой оболочкой. Таким образом, по одному кабелю из 8 коаксиальных трубок можно одновременно передать 1920*8/2=7680 телефонных разговоров.

Рис. 12. Принцип работы многоканальной линии связи.

Спектр телеграфного сигнала значительно (примерно в 20 раз) уже, чем спектр телефонного. По одному телефонному каналу можно одновременно передать 24 телеграфных сообщения. Многоканальные системы связи позволяют передавать и телевизионное изображение. Но спектр телевизионного изображения требует полосы частот около 6,5 МГц. А это соответствует полосе частот для 1620 телефонных каналов. Таким образом, когда по коаксиальному кабелю из одного города в другой передаются телевизионные программы, в кабеле вместо 1920 остается всего 300 каналов. Поэтому ученые работают над тем, чтобы увеличить пропускную способность системы многоканальной связи. Разрабатываются более "мощные" системы, имеющие по 3600 и даже по 10 800 каналов в двух коаксиальных трубках. Но при этом расстояние между усилителями приходится уменьшать до 3 и даже до 1,5 км.

Рис. 13. Отрезок коаксиального кабеля и коаксиальная трубка (разрез).

Рис. 14 . Цистерна для необслуживаемой усилительной станции (разрез).

Рис. 15. Башни радиорелейной линии связи.

Радиорелейные линии
Рассказывая о многоканальных линиях, нельзя не сказать и о радиорелейных линиях связи, которые выполняют те же задачи, что и линии, построенные на кабелях,- создают много каналов. Обычно на конце радиорелейных линий устанавливается та же аппаратура, что и у кабельной линии. Все разговорные токи переносятся в спектр частот кабельной линии. Но в кабель эти токи не идут. Вместо этого они модулируют очень высокую несущую частоту (от 5 до 11 ГГц). Эта модулированная частота подводится к радиопередатчику и через антенну, установленную на башне, узким лучом излучается в пространство (рис. 15). Радиоволны такой частоты распространяются, как луч света, т. е. не огибая земной повэрхности. Антенна устроена так, чтобы радиоволны фокусировались в луч и направлялись на другую башню - ретранслятор,- расположенную на расстоянии примерно 50 км. Там луч будет принят приемником, усилен (опять усилители!) и передан с помощью радиопередатчика на следующую башню. И так дальше. Естественно, что здесь требуется иметь два луча (как в кабеле две пары проводов).

Сейчас имеются радиорелейные линии на 1800 каналов. Расстояние 50 км между башнями выбрано исходя из условий прямой видимости башен, высота которых порядка 80 м. Если бы башни были выше, можно было бы ставить их дальше друг от друга. Ну а если приемник, усилитель и передатчик установить на спутник Земли, то можно будет обойтись совсем без башен (см. ст. "Радиосвязь - мост из радиоволн").

Радиорелейные линии так же, как и линии связи через искусственные спутники Земли, позволяют передавать и телефонную речь, и телеграммы, и телевизионные передачи - словом, все то же, что передается через кабель.

Одновременно разрабатываются новые виды линий: волноводы и световоды. Волновод - это трубка диаметром примерно 6 см, в которую вводятся электромагнитные волны, модулируемые сигналами различной информации. По волноводным линиям связи можно одновременно организовать сотни тысяч телефонных каналов и сотни телевизионных передач. При этом усилители ставятся на расстоянии 20-25 км друг от друга.

Еще большие перспективы открывает использование лучей света, создаваемых лазером. Эти лучи могут модулироваться миллионами телефонных каналов. Луч света от лазера передается через тонкую стеклянную иить (стекловолокно) толщиной в несколько десятков микрометров. При этом по двум нитям, используемым для передачи сигналов в прямом и обратном направлениях, можно одновременно передавать миллионы телефонных разговоров и тысячи телевизионных передач. На световодах тоже нужны усилители, но они усиливают световые волны и ставятся на расстоянии примерно 2 км друг от друга.

Волноводы и световоды - это линии связи будущего.

Все эти средства связи могут быть соединены друг с другом, образуя единые каналы связи от одной станции связи до другой.

Рис. 17. Схема городской телефонной сети связи.

Автоматические коммутационные станции

Из предыдущих статей вы узнали, как устроены и как работают оконечные аппараты и линии связи. В этой статье вы познакомитесь с третьим необходимым звеном сети электрической связи - с автоматическими телефонными станциями. (АТС).

Основная задача АТС - находить абонентов по номерам их телефонов.

Обычно все номера абонентов имеют одинаковое количество цифр. Если, например, в городе 100000 телефонов, то номер каждого абонента должен иметь 5 цифр. Первый абонент будет иметь номер 00000, а последний - 99999. Если же в городе будет хотя бы на одного абонента больше, придется применить номера из 6 цифр.

Есть много разных типов АТС. Принцип работы АТС легче всего объяснить на примере работы станции, которая соединяет абонентов с помощью так называемых декадно-шаговых искателей (ДШИ) (рис. 16).

Основные части искателя - цилиндрическое контактное поле и ось с контактными щетками.

Контактное поле расположено на внутренней поверхности цилиндра. Оно представляет собой комплект контактных пластинок, размещенных в 10 горизонтальных рядах, по 10 пластинок в каждом.

Ось с изолированно укрепленными на ней контактными щетками расположена в центре цилиндра. На оси жестко закреплен барабан, имеющий поперечные и продольные зубья. При срабатывании подъемного электромагнита А подъемная собачка упирается в один из поперечных зубьев и поднимает ось вместе со щеткой на один шаг. Аналогично срабатывает вращающий электромагнит Б, он заставляет ось повернуться на один шаг по часовой стрелке.

Всем контактным пластинкам присвоены двузначные номера, первые цифры которых соответствуют номеру горизонтального ряда, а вторые - номеру пластинки в этом ряду. Так, пластинки нижнего ряда имеют номера - 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 10; второго ряда - 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 20; пластинки верхнего ряда - 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 00. Если электромагнит А сработает, например, 6 раз, то ось со щеткой поднимется на уровень 6-го ряда и остановится. Если после этого магнит Б сработает 4 раза, то ось повернется на 4 шага и щетка соединится с пластинкой, числящейся под номером 64. Количество срабатываний каждого магнита определяется числом импульсов, посылаемых с телефонного аппарата с помощью номеронабирателя. Если к щетке искателя присоединить линию вызывающего абонента, а к контактным пластинкам поля - линии, идущие к другим абонентам АТС, то мы можем осуществить соединение первого абонента с любым из остальных 99, присоединенных к ДШИ. Для этого на каждой АТС имеется огромное количество реле. Кроме того, реле используются для выполнения всевозможных операций по включению и выключению различных вспомогательных устройств на АТС. Чтобы любой абонент мог соединиться с любым другим, для каждого из них нужно иметь свой ДШИ. Таким образом, АТС на 100 номеров содержит 100 ДШИ, контактные поля которых соединены друг с другом в соответствии с их нумерацией.

Но что же делать, если количество абонентов станции не 100, а больше? Например, 10 000. В этом случае требуется четырехзначный номер. В контакты поля ДШИ включаются уже не абоненты, а другие ДШИ. Когда набираются первые две цифры, абонент присоединяется к ДШИ второй ступени искания, который работает уже от третьей и четвертой цифр номера. При шестизначном номере вводится еще третья ступень искания и т. д.

Оборудование АТС становится еще более сложным. Обычно в больших городах районные АТС делаются на 10 000 номеров, но таких АТС может быть много - столько же, сколько и районов. Так что при соединении абонента одной АТС с абонентом другой АТС надо сначала с помощью двух цифр найти нужную АТС (это при числе абонентов в городе меньше миллиона), а потом с помощью 4 цифр найти абонента. В Москве, где абонентов больше миллиона, нужная районная АТС находится уже тремя цифрами. При этом надо пройти через промежуточную, узловую АТС. В современных АТС вместо ДШИ используются специальные механизмы, называемые координатными, соединителями. Эти механизмы управляются с помощью целого ряда устройств, действия которых похожи на работу электронной вычислительной машины. В будущем на каждой АТС установят ЭВМ, которая будет соединять абонентов друг с другом с помощью сотен тысяч маленьких контактов. Каждый из контактов запаян в тоненькую стеклянную трубку, из которой выкачан воздух. АТС, построенная с помощью этих герметизированных контактов - герконов, называется квазиэлектронной (почти электронной) АТС.

Чтобы соединить АТС друг с другом, используются многопарные кабели связи. Для связи каждой районной АТС (10000 абонентов!) со всеми другими станциями обычно используются около 1000 пар проводов линий, ведь обычно на АТС одновременно разговаривают около 10% абонентов (рис. 17).

Для связи с другими городами создаются специальные автоматические междугородные телефонные станции (АМТС). Они устроены еще более сложно, чем АТС, так как кроме соединения они еще должны учитывать стоимость разговора в зависимости от расстояния между городами, времени разговора, срочности и т. д. Чтобы вызвать другой город, надо набрать цифру 8, которая присоединяет вас к АМТС, далее - 3 цифры, определяющие город, в который вы звоните, и потом только номер абонента. Свободные пути для соединения АМТС ищет по всей стране: если из Москвы в Ташкент нет пути через Куйбышев, он может быть найден через Ростов.

Автоматическая междугородная связь - это одно из самых сложных устройств, которое когда-либо создавали люди. Пока она существует не везде. Еще не все АМТС умеют определять номер абонента, который звонит, чтобы потом прислать счет за переговоры. Еще не все города имеют АМТС. Но в будущем автоматическая связь охватит все города страны.

Любой абонент сможет соединиться с любым другим и передать необходимую информацию. И не только речь, но и цифры для вычислительной машины и фототелеграмму. Недалеко и время, когда у абонента появится видеотелефон с экраном, на котором можно будет видеть собеседника.

Мы живем в эпоху широкого развития ЭВМ, и с каждым годом их количество растет и растут их возможности. Каждый человек с помощью телефона или видеотелефона сможет присоединиться к ЭВМ и получить какую-либо справку, решить сложную задачу, познакомиться с редкой книгой (ведь фотографии ее страниц могут храниться в "памяти" ЭВМ), посмотреть нужные чертежи. Наступит и такое время, когда каждый человек сможет кроме обычного иметь свой карманный радиотелефон с личным номером, по которому с ним можно будет связаться, в каком бы месте земного шара он ни находился. С помощью УКВ он соединится с ближайшей АТС и оттуда по линиям связи с любым другим человеком или с любой ЭВМ.

Все средства сети электросвязи: кабели, радиорелейные линии, искусственные спутники Земли - к услугам человека. Тысячи механизмов на АТС и АМТС будут соединять людей, живущих в самых отдаленных точках земного шара. И все это будет делаться невидимо для вас. Вы только поднимете трубку и наберете номер.