Раздел 4. Основы электросвязи
Древняя история включает в себя такие средства связи, как деревянные барабаны, сигнальные костры, голубиная почта и фельдъегерская связь, оптический телеграф.
В
Первый телефонный
аппарат, который нашёл практическое
применение, был изобретён А.Г. Беллом
в 1876 г. Но вскоре стало очевидно, что
сам аппарат без средств, обеспечивающий
установление соединений между возможными
абонентами, не найдёт широкого применения.
конце XVIII века, вслед за опытами Вольта и Гальвани, которые дали начало науке об электричестве, стали проводить работы по созданию электрического средства связи. Самые первые из них имели отношение к передаче телеграфных сообщений. Суть самого примитивного способа телеграфии состояла в том, что при помощи линий связи соединялись две телеграфные станции. Количество линий связи было равно числу знаков алфавита, и каждый провод соответствовал какой-либо букве. В Англии, в 1753 году – электростатический телеграф Маршала и в Германии, в 1809 году – электрохимический телеграф Земмеринга были построены на основе этого принципа.
Спустя 2 года в Нью-Хейвене, штат Коннектикут, была введена в эксплуатацию первая коммутационная станция. Она была размещена в центре зоны обслуживания и обеспечивала установление коммутационных соединений для всех абонентов этой зоны.
По мере роста объёма использования телефонной связи потребовалось организовать соединение между зонами за счёт проложенных линий связи, которые могут передавать большой объём телефонных переговоров на большое расстояние. Так появились междугородние центры коммутации.
Непрерывно растущие потребности в установлении соединений на еще большие расстояния привели к возникновению ещё более высоких уровней коммутации. Так, телефонная сеть общего пользования в США к концу прошлого века имела пять уровней, перечисленные в табл. 4.1.
Система электросвязи (СЭ) – совокупность каналообразующих, передающих и приёмных технических средств, работающих в полном соответствии с выбранным регламентом.
Таблица 2.1
-
Класс
Функциональное назначение
Кол-во
1
Региональный центр
10
2
Центр сектора
67
3
Первичный центр коммутации
230
4
Международный центр коммутации
1 300
5
Оконечные станции
19 000
Наше время характеризуется развитием систем электросвязи, позволяющих передавать большое количество информации с обеспечением высших качественных характеристик. К ним надо отнести:
ВОЛС;
IP–телефонию;
глобальные сети мобильной (сотовые системы) радиосвязи;
глобальные космические системы связи и др.
Создание сложных СЭ стало возможно только за счёт жёсткого соблюдения стандартов и рекомендаций. Так, большинство стран мира при внедрении и эксплуатации систем электросвязи придерживаются рекомендаций 2-х международных комитетов, организованных под эгидой Международного союза электросвязи (МСЭ):
Международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии (МККТТ);
Международный консультативный комитет по радиосвязи (МККР).
Структурная схема системы электросвязи. Задачей связи является передача сообщений на расстояние от источника к получателю. В электросвязи переносчиком сообщений является электрический сигнал, способный распространяться в определенных средах. То есть для передачи на расстояние сообщение, создаваемое источником, должно быть преобразовано в электрический сигнал, который будет преодолевать пространство. На месте приема полученный сигнал необходимо преобразовать в сообщение, подаваемое получателю. Чтобы выполнить все эти операции, необходимы соответствующие технические устройства, которые в совокупности со средой распространения сигнала образуют систему электросвязи.
Обобщенная структурная схема системы электросвязи приведена на рис. 4.1.
Канал электросвязи
Система электросвязи
ИС
П
П
Пер
Пр
С П
ПС
Сообщение
ИП
Первичный сигнал + помеха
Первичный сигнал
Вторичный сигнал
Рис. 4.1. Структурная схема системы электросвязи:
ИС – источник
сигнала; П
– преобразователь
сообщения в сигнал; Пер
–
передатчик; СП
– среда передачи; Пр
– приёмник; ИП
– источник
помех; ПС
– приёмник сигнала;
Источником и получателем сообщений являются: люди, различные датчики, автоматические устройства и ЭВМ. В реальных условиях сложный и многоэтапный процесс передачи сообщений происходит при воздействии множества помех.
Под помехой понимается любое воздействие на полезный сигнал, изменяющее его информационный параметр и затрудняющее прием. Помехи в системах связи весьма разнообразны по происхождению и физическим свойствам. Источники помех могут быть как внутри, так и вне системы электросвязи.
Таким образом, в приемник поступает сигнал, подверженный воздействию помех («сигнал + помеха»). Однако сообщение, принимаемое получателем, должно полностью соответствовать сообщению, переданному от источника. Выполнение этого условия возможно в том случае, когда все элементы системы электросвязи обладают требуемой помехоустойчивостью.
Кроме этого возможно использование специальных методов шумоподавления и кодирования, если речь идёт о цифровой передаче.
К основным телекоммуникационным терминам и определениям относятся:
А
втоматическая телефонная станция (АТС) – это место размещения оборудования телефонной компании, в котором происходит маршрутизация местных телефонных сообщений и предоставляется доступ к услугам междугородней и международной связи;
Биллинг – комплекс процессов и решений сбора данных об использовании телекоммуникационных услуг, их тарификация, выставление счетов абонентам и обработка платежей;
Выделенная линия – некоммутируемый канал связи между двумя или более точками сети, непосредственно связывающих абонентов;
Коммутация — процесс соединения абонентов сети электросвязи через транзитные узлы;
Магистраль – сегмент сети верхнего уровня, служащий для объединения меньших сегментов, характеризующийся наивысшими значениями трафика и пропускной способности;
Сеть – совокупность устройств, которые могут передавать информацию друг другу с соблюдением установленных требований к качеству связи;
Телефония — область науки и техники, охватывающая изучение принципов построения систем телефонной связи, разработку аппаратуры для ее осуществления и использования, а также оценку качества передачи речевой информации по коммутированным телефонным каналам связи;
Шум –это нежелательные электрические сигналы в системах связи, ограничивающие возможность качественного приёма информации. Искусственные шумы – это шумы искрового зажигания , коммутационные импульсные помехи и электрические сигналы от других родственных источников электромагнитного излучения. Естественные шумы исходят от атмосферы, солнца и других галактических источников.