книги из ГПНТБ / Коган В.С. Телеграфия и основы передачи данных учебник

В.С. КОГАН

ТЕЛЕГРАФИЯ

И ОСНОВЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

Допущено Министерством связи СССР

в качестве учебника для техникумов связи специальностей 0733, 0734, 0708, 0709

Издательство «Связь» • Москва 1974

ВВЕДЕНИЕ

Еще в древние века возникла необходимость передавать раз­ личные сообщения (информацию) на расстояние. Так, в Африке для передачи различных сообщений использовали барабаны там­

чалу назвали «тахиграф» — скорописец, но потом заменили его бо­ лее соответствующим названием «телеграф» — дальнописец.

С появлением слова «электричество» и особенно после заме­

ческого элемента и первой батареи (ее называли тогда «вольтов столб») — появилось множество идей создания электромагнитного телеграфа. Например, французский физик Андре Мари Ампер создал телеграфный аппарат, состоящий из 25 магнитных стрелок, подвешенных к осям, и 50 проводов. Громоздкость этого устрой­ ства сделала такой аппарат практически неприменимым.

Телеграфный аппарат, отличавшийся от своих предшественни­ ков эффективностью, простотой и надежностью, был сконструиро­ ван в России Павлом Львовичем Шиллингом.

Труды П. Л. Шиллинга (многие из них, к сожалению, так и не были опубликованы) в области телеграфии содержат много инте­ ресных проектов электрических телеграфных аппаратов. Можно считать, что первый электромагнитный телеграфный аппарат был изобретен Шиллингом в 1832 г. Передающий аппарат Шиллинга имел клавиши, которыми производилось переключение электриче­ ского тока в проводах, соединяющих передающий и приемный ап­ параты. Приемный аппарат состоял из катушек, каждая из кото­ рых включалась в соединительные провода, и магнитных стрелок, подвешенных над катушками на нитях. На этих же нитях укреп­ лялось по кружку, окрашенному с одной стороны в черный, а с другой — в белый цвет. При нажатии клавиши передатчика маг­ нитная стрелка над катушкой отклонялась и поворачивала в со­ ответствующее положение кружок. По комбинациям положений кружков телеграфист на приеме по специальной азбуке (коду) определял посылаемый знак. Вначале для связи требовалось во­ семь проводов, затем число их было сокращено до двух. Для ра­ боты такого телеграфного аппарата П. Л. Шиллинг разработал специальный равномерный код. Все последующие изобретатели в

4

области телеграфии использовали принципы кодирования переда­ чи. Первая в мире телеграмма, состоящая из 10 слов, была пере­ дана 21 октября 1832 г. с телеграфного аппарата, установленного на квартире Павла Львовича Шиллинга. Шиллинг разработал также проект прокладки кабеля для соединения телеграфных ап­ паратов по дну Финского залива между Петергофом и Крон­ штадтом.

Закончить работы по созданию простой и надежной схемы те­ леграфной связи с двумя проводами удалось американскому ху­ дожнику и изобретателю Самюэлю Морзе. Он разработал и при­ менил телеграфный код, в котором каждая буква алфавита обо­ значалась определенными комбинациями точек и тире.

Русский ученый, академик Б. С. Якоби в период с 1839 г. по 1850 г. создал несколько типов телеграфных аппаратов: пишущий, стрелочный синхронно-синфазного действия и первый в мире бук­ вопечатающий аппарат. Передающий буквопечатающий аппарат Якоби состоял из циферблата со стрелкой и контактного барабана. По внешней окружности циферблата наносились буквы и цифры. Приемный аппарат имел циферблат со стрелкой, а кроме того продвигающий и печатающий электромагниты и типовое колесо. Па типовом колесе были выгравированы все буквы и цифры. При пуске в ход передающего аппарата от импульсов тока, поступаю­ щих с линии, печатающий электромагнит приемного аппарата сра­ батывал, прижимал бумажную ленту к типовому колесу и отпеча­ тывал на ней принятый знак.

Американский изобретатель Дэвид Эдуард Юз утвердил в теле­ графии способ синхронной работы, сконструировав в 1855 г. бук­ вопечатающий аппарат с непрерывно вращающимся типовым коле­ сом. Передатчик этого аппарата представлял собой клавиатуру типа рояля с 28 белыми и черными клавишами, на которые были нанесены буквы и цифры.

В 1865 г. аппараты Юза были установлены для организации телеграфной связи между Петербургом и Москвой и затем ши­

Аппарат Юза не мог обеспечить высокой скорости телеграфи­ рования и хорошего использования линии связи. Поэтому на сме­ ну этим аппаратам пришли многократные телеграфные аппараты, сконструированные в 1874 г. французским инженером Жоржем Эмилем Бодо.

Аппарат Бодо позволяет одновременно передавать нескольким телеграфистам по одной линии несколько телеграмм в обоих на­ правлениях. Аппарат содержит распределитель и несколько пере­ дающих и приемных устройств. Клавиатура передатчика состоит из пяти клавиш. Для повышения эффективности использования линии связи в аппарате Бодо применяется такое устройство пере­ датчика, при котором передаваемая информация кодируется теле­ графистом вручную. Передающее устройство (клавиатура) аппа­

5

рата одной станции автоматически через линию подключается на короткие промежутки времени к соответствующим приемным уст­ ройствам. Очередность их соединения и точность совпадений мо­ ментов включения обеспечиваются распределителями. Темп рабо­ ты телеграфиста должен совпадать с работой распределителей. Щетки распределителей передачи и приема должны вращаться синхронно и синфазно. В зависимости от числа передающих и при­ емных устройств, подключаемых к распределителю, производитель­ ность телеграфного аппарата Бодо колеблется в пределах 2,5-М,5 тысяч слов в час.

Первые аппараты Бодо были установлены на телеграфной свя­ зи Петербург—Москва в 1904 г. В дальнейшем эти аппараты полу­ чили широкое распространение на телеграфной сети в нашей стра­ не и использовались до 50-х гг.

Новый этап развития телеграфной техники ознаменовался по­ явлением стартстопных аппаратов. Эти аппараты имеют неболь­ шие размеры и более просты в эксплуатации. В стартстопных ап­ паратах впервые использовалась клавиатура типа пишущей ма­ шинки. Эти достоинства привели к тому, что к концу 50-х гг. на­ шего века аппараты Бодо были полностью вытеснены с телеграф­ ных связей стартстопными аппаратами. Большой вклад в дело развития отечественных стартстопных аппаратов внесли А. Ф. Шо­ рин и Л. И. Тремль, по разработкам которых наша промышлен­ ность в 1929 г. начала выпускать стартстопные аппараты. С 1935 г. начался выпуск стартстопных аппаратов типа СТ-35, которые с последующими доработками выпускаются и до настоящего вре­ мени. В 1950 г. к аппарату СТ-35 были разработаны автоматиче­ ский передатчик (трансмиттер) и автоматический приемник (ре­ перфоратор).

Так как аппараты СТ-35 использовались на телеграфных свя­ зях параллельно с аппаратами Бодо, то для них был разработан специальный код № 1, который отличался от общепринятого меж­ дународного кода для стартстопных аппаратов (код № 2). Поэто­ му после снятия с эксплуатации аппаратов Бодо отпала необхо­ димость использовать в нашей стране нестандартный стартстопный код и весь действующий парк аппаратов СТ-35 к концу 50-х гг. был переведен на международный код № 2. Сами аппараты, как

Дальнейшие разработки по стартстопным аппаратам в нашей стране были направлены на создание отечественного рулонного ап­ парата, а в последние годы — на создание механо-электронных ленточных и рулонных аппаратов, обеспечивающих большие ско­ рости телеграфирования и устойчивую работу телеграфной связи.

В настоящее время телеграфные междугородные связи осуще­ ствляются по каналам частотного телеграфирования, организован­ ным преимущественно по кабельным и радиорелейным линиям: связи. Основным преимуществом частотного телеграфирования яв­

6

ляется то, что оно позволяет в одном стандартном телефонном ка­ нале организовать 17—44 телеграфных каналов. Кроме того, ча­ стотное телеграфирование дает возможность осуществить связь практически на любые расстояния. Сеть связи, составленная из каналов частотного телеграфирования, проста в обслуживании, а также обладает гибкостью, позволяющей создавать обходные на­ правления при отказе линейных средств основного направления. Частотное телеграфирование оказалось настолько удобным, эконо­ мичным и надежным, что в настоящее время телеграфные каналы постоянного тока применяются все реже, причем частотное теле­ графирование все шире используется на внутрирайонных и город­ ских телеграфных связях.

В качестве оборудования частотного телеграфирования на те­ леграфной сети широко применяется отечественная аппаратура, созданная на базе последних достижений науки и техники, пост­ роенная на полупроводниковых элементах с широким примене­ нием печатного монтажа. Магистральные каналы оборудованы ап­ паратурой типа ТТ-17П, ЧВТ, ТТ-48, а каналы низовой связи — аппаратурой ТНТ-6, ЧВТ-11, ТВУ-12, «ДАТА».

Основной системой автоматизации процесса переприема теле­ грамм в нашей стране на телеграфной сети является система пря­ мых соединений ПС, основанная на использовании принципа ком­ мутации телеграфных каналов. Из автоматических телеграфных коммутационных станций ранее применялись декадно-шаговые станции типа АПС-Ш, а в настоящее время используются комму­ тационные станции координатной системы типа АТ-ПС-ПД.

За последние годы большое развитие в нашей стране получил абонентский телеграф АТ — оперативный, документальный вид связи, предназначенный для обслуживания учреждений, предприя­ тий, заводов и т. д. Для этого вида связи также используются ав­ томатические телеграфные коммутационные станции.

Вначале сеть АТ базировалась на использовании декадно-ша­ говых станций типа АТА-57 и шаговых станций типа АТА-М, а затем на смену им пришли координатные станции АТА-К и объе­ диненная станция для обслуживания АТ и ПС — АТ-ПС-ПД. Од­ новременно с внедрением координатных коммутационных станций ведутся разработки по созданию электронных телеграфных стан­ ций, управляемых с помощью электронно-вычислительных машин. Магистральные телеграфные каналы используются совместно для ПС и АТ.

Разновидностью телеграфной связи является факсимильная связь для передачи на расстояние неподвижных изображений — штриховых и черно-белых. Для организации факсимильных связей используются специальные факсимильные аппараты, работающие по стандартным каналам тч, образованным по проводным линиям и по радиоканалам.

Впервые факсимильная связь в России была организована в 1865 г. между Петербургом и Москвой на аппаратах с открытым электрохимическим способом записи, разработанным итальянским

7

физиком Джованни Казелли. Джованни Казелли в 1856 г. изобрел пантелеграф — прибор для передачи по телеграфу изображений. Он пытался найти применение своему изобретению во Франции, но потерпев неудачу, переехал в Россию, где ему и удалось уви­ деть свой аппарат в действии. Однако из-за дороговизны такого способа телеграфной связи и небольшой скорости аппараты Ка­ зелли скоро были сняты со связей.

Широкое развитие техники факсимильной связи стало возмож­ ным лишь после открытия русским физиком А. К. Столетовым фо­ тоэффекта и изобретения им фотоэлемента. В СССР факсимиль­ ные связи начали развиваться в 1925—1929 гг.

В настоящее время на магистральных связях страны использу­ ются наши отечественные факсимильные аппараты «Нева» (с за­ крытым фотографическим способом записи), на которых можно принимать не только текст, но также чертежи и фотографии. На городских и внутриобластных телеграфных связях применяются факсимильные аппараты с открытым способом записи — «Штрих» и «Арагви» (электромеханическая чернильная запись) и ФТА-ПМ (электрохимическая запись). Использование факсимильных связей открывает большие возможности по передаче информации на на­ циональных языках, что очень важно для нашего многонациональ­ ного государства.

С 1965 г. факсимильный принцип связи стал использоваться для передачи материалов центральных газет из Москвы во многие крупные города нашей страны. Для этой цели разработана и внед­ рена специальная аппаратура — «Газета-1» и «Газета-2», обеспе­ чивающая быстрое и высококачественное тиражирование газет. Новая скоростная техника передачи газет на расстояние позволяет миллионам советских читателей получать центральные газеты од­ новременно с жителями Москвы.

Для того чтобы своевременно передавать огромный, непрерыв­ но растущий поток информации, требуется не просто расширить существующую сеть, но объединить все средства связи — город­ скую, сельскую, внутриобластную и междугородную телефонную, телеграфную и радиосвязь в единую автоматически действующую систему.

За последние годы в нашей стране широким фронтом идут ра­ боты по созданию Единой автоматизированной системы связи ЕАСС, которая должна обеспечить передачу и прием всех видов информации между всеми потребителями на территории страны.

В связи с поставленной Коммунистической партией и Совет­ ским правительством задачей по широкому внедрению в стране автоматических систем управления АСУ с использованием элек­ тронно-вычислительных машин ЭВМ телеграфная сеть страны должна быть реконструирована для обработки потоков информа­ ции на больших скоростях. Таким образом, появилась новая об­ ласть электросвязи — передача данных ПД, назначением которой является доставка данных (информации) от источника данных получателю данных.

8

Г Л А В А 1

ОСНОВЫ ПЕРЕДАЧИ ДИСКРЕТНОЙ ИНФОРМАЦИИ

1.1. ПРИНЦИП ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ

Системы связи — телефонная, телеграфная, передачи данных — предназначены для обеспечения передачи сообщений от отправи­ теля и приема их получателем. Сообщение, предназначенное для передачи, от отправителя поступает в передатчик. В передатчике сообщение преобразуется в электрические сигналы, которые посту­ пают в линию. Пришедшие с линии электрические сигналы посту­ пают в приемник. В приемнике сигналы подвергаются преобразо­

ры в и с т ы е ( д и с к р е т н ы е ) .

Кнепрерывным относятся сигналы, которые характеризуются тем, что в конечный отрезок времени амплитуды этих сигналов мо­ гут принимать бесконечно большое количество значений. Приме­ ром передачи непрерывного аналогового сигнала является пере­ дача звуков, которая характеризуется изменением звукового дав­ ления во времени (рис. 1.1), или передача подвижных (телевиде­ ние) и неподвижных (факсимильные связи) изображений.

Дискретными называются такие сигналы, которые характери­ зуются определенным числом знаков (символов), подлежащих пе­ редаче за определенный промежуток времени, например, передача текста или цифрового материала, так как независимо от алфавита передаваемое сообщение состоит из определенного, конечного чис­ ла знаков (рис. 1.2).

Всистеме передачи данных и телеграфии в линию передаются дискретные сигналы. При передаче данных роль отправителя и

получателя информации выполняют электронно-вычислительные машины или какие-либо другие автоматические датчики. На теле­ графных связях отправителем и получателем информации являет­ ся человек. В качестве передающих и приемных устройств на те­ леграфных связях используются телеграфные аппараты. Принцип действия буквопечатающего телеграфного аппарата молено пред­ ставить себе следующим образом (рис. 1.3). Аппарат состоит из

9