1. Частотний розподіл використання електричних та оптичних кабельних ліній передачі.

Ч астотно-волновые диапазоны использования различных направляющих систем передачи высокочастотной энергии показаны на рис. Из рисунка видно, что по частотному диапазону исполь­зования наиболее широкие возможности открывают волноводы и ОК, а также коаксиальные кабели. Весьма ограниченный диапазон имеет симметричные цепи. Воздушные линии и сим­метричные кабели используются в диапазоне не выше 10⁵— 10^б Гц. Коаксиальные цепи магистральной связи и телевидения работают в диапазоне до 10⁸ Гц, а по антенно-фидерным коаксиальным кабелям передаются метровые, дециметровые и реже сантиметровые волны (до 10⁹ Гц). Волноводы занимают главным образом миллиметровый диапазон частот 10¹⁰— 10¹¹ Гц. По сверхпроводящим кабелям предполагается передача информации в диапазоне до 10⁹ Гц. Оптические кабели работа­ют в диапазоне волн длиной несколько микрометров (частоты 10¹⁴—10¹⁵ Гц).

Н а рис. 1.9 показаны частотные зависимости затухания различных направляющих систем передачи. Из рисунка видно, что симметричные цепи (кабельные и воздушные) резко увеличивают свое затухание с ростом частоты. Им свойственны все три вида потерь: в металле, в диэлектрике и на излучение. В коаксиальных кабелях затухание возрастает более плавно. Они как закрытые системы не имеют потерь на излучение. Затухание волноводов на магнитной волне Н₀₁ в отличие от других направляющих систем с частотой уменьшается. Как видно из рисунка, они не пропускают частоты до 10⁹ Гц, а в области более высоких частот (10¹⁰—10¹¹ Гц) обладают весьма малым затуханием.

Оптические кабели имеют потери на поглощение в ди­электрике и на рассеяние света. Они пропускают сигналы со сравнительно небольшим затуханием в диапазоне 10¹⁴— 10¹⁵ Гц.

Вне конкуренции по затуханию находится сверхпроводящий кабель. Его затухание ничтожно мало. Однако, имеет очень малое затухание лишь до частоты 10⁹ Гц, а затем затухание резко возрастает.

Направляющие системы по на­личию внешнего электромагнитного поля и защищенности от взаимных и внешних помех в наивыгод­нейших условиях находятся коаксиальная цепь и волновод. Эти конструкции являются полностью экранированными закры­тыми системами, не имеют излучения и свободны от взаимных и внешних помех. Также весьма высокой помехозащищен­ностью обладает ОК. Сверхпроводящий кабель выгодно от­личается высокими экранирующими свойствами и малыми затуханием и собственными тепловыми шумами.

2. Загальні відомості про мережі електрозв’язку

Сети электросвязи предназначены для доставки информации в пункты, территориально разнесенные в пределах района, города, области, республики, страны, континента. По сетям информация передается сигналами электросвязи. Совокупность пунктов (узлов) и соединяющих их линий связи, по которым передается информация, образует сеть электросвязи.

Наиболее удобно изучать общие свойства сетей связи, такие как надежность, структура (конфигурация) построения, экономическая эффективность, пропускная способность (скорость передачи) или объем потоков информации, если сеть отображена в виде структуры, в которой опущены второстепенные детали.

При изучении процессов функционирования информационных сетей внимание исследователя концентрируется на тех свойствах, особенностях поведения и характеристиках сложной системы, которые меняются во времени. При анализе структур информационных сетей, напротив, интересуются свойствами и характеристиками этих сложных систем, не зависящими от времени и сохраняющимися постоянными, неизменными на всем промежутке функционирования или достаточно длительной его части.

Однако структурные и функциональные свойства тесно связаны между собой. Даже хорошо изучив законы функционирования отдельных элементов, но, не узнав структуры, нельзя представить систему как единое целое, и, следовательно, понять, как она функционирует. Напротив, не узнав хотя бы общих законов функционирования системы, невозможно определить ее структуру. Таким образом, анализ функционирования и изучение структуры являются двумя взаимосвязанными, дополняющими друг друга стадиями исследования любой информационной сети.

Дадим определение понятия структуры любой сложной системы.

Структура системы – это фиксированная совокупность элементов и связей между ними.

Данное определение достаточно хорошо отражает то главное, что присутствует в любой структуре: элементный состав, наличие связей, инвариантность в рассматриваемый интервал времени. В сущности, лишь последнее свойство позволяет разграничить понятия системы и структуры. Однако учесть только инвариантность структуры еще недостаточно. Поскольку структура – это часть системы, необходимо четко указать, какая именно часть, какие свойства и признаки являются структурными, а какие – нет.

Одной из важнейших категорий, определяющих структуру, является ее топология – совокупность элементов и связей структуры, “очищенных” от всех свойств, кроме свойств существования и связности. Отношения между элементами структуры, как правило, представляются топологическим графом и формализуется путем использования хорошо развитого математического аппарата теории графов.

С точки зрения информационной сети [4] под структурой будем понимать совокупность пунктов (узлов, станций и т.п.) сети и соединяющих их линий или каналов передачи в их взаимном расположении и с характеристиками по передаче и распределению сообщений.

Структуры сетей:

полносвязная сеть, в которой каждый узел имеет прямые связи со всеми остальными узлами, т.е. соединение по принципу «каждый с каждым». В такой сети при N узлах число ребер равно N(N-1)/2;

древовидная (радиально-узловая) сеть, в которой между любыми двумя узлами имеется только один путь. Число ребер в такой сети равно N-1. Частными случаями древовидной сети являются узловая сеть с иерархическим построением и соподчинением узлов, звездообразная сеть с одним узлом и линейная сеть;

сетевидная сеть или сетка, в которой каждый узел является смежным только с небольшим числом других узлов, обычно ближайших или имеющих большое тяготение (рис.1.1,б^VI…б^VIII). Частным случаем сетки является петлевая (шлейфная, кольцевая) сеть (рис.1.1,б^VII), в которой число ребер равно N.

Среди разновидностей сетевидных структур можно выделить ряд “регулярных” структур (сотовая и решетчатые) с равномерным распределением пунктов (узлов) по территории и однотипным соединением между соседними уз-

а)	бI)			Древовидная бII)
Узловая бIII)	Звездообразная (с одним узлом) бIV)			Линейная бV)
бVI)		Кольцевая (петлевая или шлейфная) бVII)		Сотовая бVIII)
бIX)		Решетчатая (шесть ребер) бX)		Двойная решетка (восемь ребер) бXI)

Рис.1.1 Структура построения сетей электросвязи

лами. К ним, прежде всего, относятся структуры, у которых в каждом пункте (кроме расположенных по краям сети) сходятся:

три ребра это – сотовая структура;

четыре ребра или шесть ребер это – решетки;

восемь ребер – двойная решетка.

Современные средства электросвязи представляют собой сложный организационно-технический комплекс аппаратуры связи, ЭВМ, ПМ, ЛВС, линейных и гражданских сооружений, требующий для своего обслуживания наличия высококвалифицированного технического персонала. В целом этот комплекс называется Единой Национальной Системой Связи (ЕНСС). Развитие и совершенствование ЕНСС идет поэтапно и рассчитано на длительный период. Основу ЕНСС составляют первичные сети связи (ПСС), на базе которых формируются вторичные сети связи (ВСС) – для передачи различной информации.

Сеть ЕНСС строится по определенным принципам. В общем виде эти принципы могут быть сформулированы следующим образом:

• единство типов каналов и групповых трактов (ГТ), что позволяет резервировать и переключать каналы и тракты на различных участках сети, строить различные сети, а также стандартизировать сигналы электросвязи от различных источников информации;

• максимальное использование унифицированных и стандартизированных средств связи;

• автоматизация процессов обслуживания и управления сетью;

• высокая экономическая эффективность используемых средств связи;

• единая техническая политика в развитии всех звеньев ЕНСС;

• выполнение нормативных показателей, рекомендованных международным союзом электросвязи (МСЭ/ITU), правопреемником международных организаций МККТТ и МККР.