ЕДИНАЯ СЕТЬ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ РФ

1.1 Архитектура ЕСЭ РФ

ЕСЭ - это комплекс технологически сопряженных сетей элек­тросвязи общего пользования (ОП) и ведомственных сетей (ВС) с об­щим централизованным управлением, которое строится по иерархи­чески - территориальному принципу, независимо от ведомственной принадлежности и форм собственности.

Структура связи РФ представлена на рисунке 1.1. Как видно из рисунка, связь РФ в целом включает в себя электросвязь и почтовую связь. Эти ви­ды связи в своей основе действуют независимо друг от друга, имеющееся взаимодействие (служебная электросвязь в почтовом ведомстве, электрон­ная почта, почтовые уведомления в службах электросвязи и т.д.) показано на рисунке стрелками.

Рисунок 1.1 - Связь Российской Федерации

В состав ЕСЭ РФ входят сети общего пользования (ОП), к которым относятся:

•сети телефонной связи общего пользования - ТФОП,

•телеграфной связи общего пользования - ТГОП,

•сети передачи данных - СПД,

•сеть передачи газет - СПГ,

•сети распределения программ телевещания - СРПТВ,

•сети распределения программ радиовещания - СРПРВ,

Ведомственные и корпоративные сети связи ограниченного пользова­ния - для определенных контингентов абонентов. Это - наложенные сети, они используют каналы и тракты ЕСЭ. К ним относятся ведомственные и кор­поративные сети для производственных и специальных нужд (например, рыб­ного хозяйства, службы почтовой связи, угледобычи и т. д.) и сети связи для нужд управления, обороны, безопасности и охраны правопорядка (например, пожарной службы, милиции и т. д.).

Состав ЕСЭ представлен на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 – Единая сеть электросвязи Российской Федерации.

Архитектура ЕСЭРФ важной особенностью ЕСЭ как объекта управления является ее архитектура.

ЕСЭ имеет три функциональных уровня (рисунок 1.3).

1-й, нижний уровень сети представляет собой службы (системы) электросвязи', комплексы средств, обеспечивающие предоставление пользователям услуг электросвязи. В качестве составной части некоторой службы связи в архитектуру ЕСЭ входит оконечное (терминальное) оборудование, находящееся у пользователя.

2-й уровень - вторичные сети связи, представляющие совокупность коммутационных станций, узлов коммутации, оконечных абонентских уст­ройств и каналов вторичной сети, организованных на базе каналов передачи первичной сети. Вторичные сети обеспечивают транспортировку, коммутацию и распределение

Рисунок 1.3 - Архитектура ЕСЭ РФ

сигналов в службах электросвязи. Эти сети снабжают соответствующие службы электросвязи коммутируемыми и некоммутируемыми каналами связи. Структура вторичной сети представлена на рисунке 1.4.

Каждая вторичная сеть дает совокупность каналов соответствующего вида связи. Процесс поиска и соединения каналов называется коммутаци­ей каналов.

Коммутация каналов осуществляется на станции или узле коммутации, обеспечивающих последовательное соединение каналов на время передачи сообщений и линий связи вторичной сети (рис. 1.5).

При таком соединении образуются составные каналы, называемые транзитными. При передаче до­кументальных сообщений

Рисунок 1.4 - Структура вторичной сети

(факсимильных, передача данных) используется коммутация пакетов, когда сообщение от передающего абонента разбивает­ся на пакеты (блоки) фиксированной длины. Пакеты передаются по сети (необязательно по одному и тому же маршруту) и объединяются в сообще­ние перед выдачей принимающем абоненту.

Некоммутируемые каналы (или простые каналы) создаются при со­единении оконечных пунктов по принципу «каждый с каждым» (рис.1.6). Связь между абонентами осуществляется по постоянно

закрепленным ка­налам.

Р исунок 1.5. Коммутируемая сеть

Рисунок1.6. Некоммутируемая сеть

Канал электросвязи - это индивидуальный путь между двумя абонен­тами или оконечными абонентскими устройствами, по которому передают­ся сигналы электросвязи в определенной полосе частот с определенной скоростью передачи. Канал ТЧ является универсальным, по каждому КТЧ можно передавать телефонные сигналы (речь), телеграфные (передача букв, цифр), передачу данных, факсимильные сообщения, музыку, и т. д. По­этому канал называется типовым, поскольку его параметры нормализуются (полоса частот или скорость передачи). Самой обширной и разветвленной сетью является вторичная телефонная сеть, образованная на основе канала ТЧ. В настоящее время усиленно развиваются вторичные сети передачи данных, сети телевизионного вещания и т.д.

Канал тональной частоты (КТЧ) соответствует полосе частот 0,3 -3,4 кГц, ширина канала - 3,1 кГц. Выбор такой ширины объясняется тем, что в пределах этой ширины возможно восстановление сигнала на приеме без искажений: разборчивости, четкости, узнаваемости и т. д. На основе каналов ТЧ формируются групповые тракты (широкополосные каналы) передачи:

• первичный - 12 каналов в полосе частот 60... 108 кГц;

• вторичный - 60 каналов в полосе частот 312... 552 кГц;

• третичный - 300 каналов в полосе частот 812.. .2044 кГц.

Кроме того, к типовым каналам относится и основной цифровой ка­пал ОЦК со скоростью передачи информации 64 кбит/с.На базе ОЦК фор­мируются

следующие цифровые потоки:

• первичный цифровой поток 2 048 кбит/с (32 ОЦК);

• вторичный цифровой поток 8 448 кбит/с (120 ОЦК);

• третичный цифровой поток 34 368 кбит/с (480 ОЦК).

В зависимости от вида передаваемого сообщения, каналу присваива­ется название - телефонный, телеграфный, передачи данных, канал звукового вещания, каналы для передачи газетных полос и т. д. Самой обширной и разветвленной сетью является вторичная телефонная сеть, образованная на основе типовых каналов ТЧ. В настоящее время усиленно развиваются вторичные сети передачи данных, сети телевизионного ве­щания и т.д.

3-й уровень – верхний уровень занимает первичная сеть передачи,

снабжающая вторичные сети связи универсальными каналами передачи и физическими цепями.

1.2 Первичная сеть электросвязи

Первичная сеть(ПС) - это базовая сеть типовых каналов и сетевых трактов, образованная на базе сетевых узлов (СУ), сетевых станций коммутации (СС), оконечных устройств (ОУ) первичной сети и соеди­няющих их линий передачи (рисунок 1.7).

Сетевые узлы - представляют собой комплекс аппаратуры раз­личных сетевых технологий, предназначенный для формирования, перераспределения типовых каналов передачи и физических цепей, типовых сете­вых трактов, а также подключения вторичных сетей, служб электросвязи и пользователей сети.

Рисунок 1.7 - Структура канала электросвязи

Сетевой тракт представляет собой типовой групповой тракт или несколько последовательно соединенных типовых групповых трактов с включенной на входе аппаратурой образования тракта.

Сетевые узлы обычно размещаются на пересечении нескольких ли­ний передач, поэтому они используются для соединения сетевых станций и/ или сетевых элементов первичной сети. На сетевых узлах ПС устанав­ливается аппаратура систем передачи, обеспечивающая:

• организацию и транзит групповых трактов и каналов ПС;

• предоставление указанных трактов и каналов вторичным сетям.

По территориальному признаку первичные и вторичные сети подразде­ляются на магистральные, внутризоновые или местные или их называют по имени корпоративной или ведомственной сети. Основу такого деления составляют зоны телефонной нумерации ТФОП. На территории РФ имеется 71 зона, это - субъекты федерации: республики, края и области.

Магистральная первичная сеть представляет собой телекоммуника­ционную сеть между центрами зон, максимальная протяженность связи на ней 12500 км и соединяет между собой типовые каналы и групповые тракты разных внутризоновых первичных сетей в единую коммутируемую сеть. Внутризоновая сеть - действует между центром зоны и центрами админи­стративных районов данного объекта федерации, максимальная дальность -600 км. Каждая внутризоновая первичная сеть обеспечивает соединение между собой типовых каналов и групповых трактов разных местных сетей этой зоны. Местные первичные сети - городские и/или сельские (внутри административного района), имеют максимальную длину связи 100 км.

Совокупность внутризоновой и всех местных сетей некоторой зоны на­зывается зоновой первичной сетью.

В зависимости от типа и структуры первичной сети, к которой при­надлежит данный сетевой узел, ему присваивается название магистральный (узел первого класса), внутризоновый (узел второго класса), местный (узел третьего класса.). Кроме того, внутри каждого класса сетевых узлов суще­ствует их разделение по назначению (рисунок 1.8). Например, на магистральной первичной сети создаются территориальные сетевые узлы первого класса (ТСУ-1), сетевые узлы переключения или кросс - коммутаторы (СУП - 1), сетевые узлы с выделением СУВ - 1 (ввода / вывода).

Сетевые станции являются оконечными пунктами соответствую­щих первичных сетей. На магистральной первичной сети создаются маги­стральные сетевые станции (МСС), на внутризоновых - внутризоновые се­тевые станции (ВСС), на местных - местные сетевые станции (ССМ).

На сетевых станциях первичной сети устанавливается аппаратура систем передачи, обеспечивающая:

• организацию групповых трактов и каналов первичной сети;

• предоставление указанных трактов и каналов вторичным сетям;

• соединение соответствующих групповых трактов и каналов магист­ральной и внутризоновой ПС или внутризоновой и местных ПС.

В зависимости от вида вторичной сети, к которой принадлежит канал, его называют междугородным, зоновым или местным. Междугородная сеть - это магистральная сеть плюс внутризоновые. На междугородных телефонных сетях используются узлы автоматической коммутации перво­го и второго классов (УАК - 1 и УАК - 2) и междугородные телефонные станции (АМТС). На зоновых телефонных сетях используются зоновые телефонные узлы (ЗТУ), центральные станции (ЦС), узловые станции (УС), оконечные станции (ОС), узлы и станции ГТС и СТС.

Рисунок 1.8- Структура первичной сети

1.3 Архитектура современной цифровой сети

На основе типовых универсальных цифровых каналов и сетевых цифровых трактов организована цифровая первичная сеть (рисунок 1.9), на базе которой создается новая двухуровневая транспортная сеть и сеть доступа (рисунок 1.9).

Сеть транспортная (transport network) - цифровая первичная сеть, служит для передачи информационных потоков по транспортным маги­стралям, охватывающая магистральные узлы, междугородные станции, а также соединяющая их каналы и узлы (национальные, международные). Цифровые потоки переносимой информации передаются в стандартизо­ванных контейнерах – циклах передачи.

Каждый контейнер снабжается за­головком, где содержится адрес отправителя и получателя, вспомогатель­ная информация: служебная связь, защита от ошибок и т.д. Такие сети по­зволяют организовать высокоскоростные транспортные модули, мини­мальная скорость модуля STM - 1-155 Мбит/с, максимальная - 10 Гбит/с (STM--64).

Рисунок 1.9 - Архитектура современной цифровой сети

Эта сеть позволяет превратить цифровые первичные сети и цифровые вторичные сети в единую мультисервисную сеть, предоставить принципиально новые услуги абонентам, улучшить качество связи.

Сеть доступа (access network) - совокупность абонентских линий и станций местной сети, обеспечивающих доступ абонентских терминалов, как к транспортной сети, так и любой другой.

Сеть доступа является частью вторичной сети связи.

Операторы ЭС, к которым относятся предприятия и организации, проводящие эксплуатацию средств ЭС, осуществляют управление работой телекоммуникационных систем и сетей. Производители оборудования поставляют аппаратуру и кабель на все уровни сети.

1.4 Топологические модели сетей.

Различают следующие основные типы структур сетей:

-полносвязная - сеть, в которой каждый узел имеет прямые связи со всеми узлами, т. е. осуществляется соединение по принципу «каждый с каждым» (рисунок.1.10 а);

-древовидная (радиально - узловая) - сеть, в которой каждый узел свя­зан со смежными ближайшими узлами или узлами, имеющие большое тя­готение (рисунок.1.10. б);

-горизонтальная шина - все узлы имеют только один путь (рисунок1.10.в);

-радиальная («звезда») - связывает все узлы через один узел (рисунок.1.10. г);

-кольцевая («кольцо») - связь всех узлов осуществляется по кольцу (рисунок.1.10 д);

-ячеистая - одна из разновидностей иерархической структуры (рисунок.1.10 е).

Рисунок 1.10 - Топология сетей электросвязи.

Граф сети связи G=(V,U) представляет собой набор точек, называемых вершинами V={V1,V2,…,Vn} , которые соединены между собой линиями, называемые ветвями U={uij}. Это позволяет изображать любую структуру в виде, удобном для дальнейшей работы с ней.

В теории графов различают ориентированные и неориентированные, взвешенные и помеченные графы.

В ориентированных графах сообщения в ветвях (линиях и каналах связи) передаются только в одном направлении (рисунок 1.12, а). В неориентированных графах сообщения могут передаваться в обоих направлениях (рисунок 1.12, б).

Рисунок 1.11 – Варианты изоморфных структур сетей связи.

Взвешенным называется граф, в котором вершинам и ветвям соответствуют некоторые числа, называемые весами. Весом может быть пропускная способность (С), надёжность, живучесть и т.д. элемента сети связи.

Рисунок 1.12 – Граф: а – ориентированный, б – неориентированный, в – взвешенный

На рисунке в, представлен взвешенный граф, где в качестве веса выбрана пропускная способность направления связи, выраженная в

количестве каналов.

Граф, в котором вершины пронумерованы, называется помеченным или размеченным. Иногда при работе на вычислительных машинах возникает необходимость проанализировать сеть связи, не прибегая к изображению ее в виде графа. Одной из форм математического представления сети связи (графа) является алгебраическое задание ее с помощью ряда структурных матриц.

Пусть задан граф G=(V,U), вершины которого пронумерованы в произвольном порядке. Структурной матрицей смежности (соседства) помеченного графа G=(V,U) с n вершинами называется матрица размера n×n, в которой = 1, если вершина связана с вершиной , и = 0 в противном случае. Таким образом, существует взаимно однозначное соответствие между помеченными графами с n вершинами и матрицами размера n×n с нулями по диагонали. Для помеченного графа G, показанного на рисунке 12б, матрица смежности имеет следующий вид:

Легко заметить, что суммы элементов матрицы по строкам (столбцам) равны степеням (рангам) вершин графа G.

Степенью вершины графа G называется количество входящих и исходящих из него ветвей.

1.5 Модель взаимодействия открытых систем iso/osi

Эталонная модель взаимосвязи открытых систем. Связь представляет собой совокупность сетей и служб связи. Служба электросвязи – это комплекс средств, обеспечивающий представление пользователям услуг. Вторичные сети обеспечивают транспортировку, коммутацию сигналов в службах электросвязи, первичные снабжают вторичные сети каналами. Составной частью соответствующей службы является оконечное оборудование которое располагается у пользователя.

Рисунок 1.13

В качестве эталонной модели в 1983 г. Утверждена семиуровневая модель, в которой все процессы, реализуемые открытой системой, разбиты на взаимно подчиненные уровни. Уровень с меньшим номером предоставляет услуги смежному с ним верхнему уровню и пользуется для этого услугами смежного с ним нижнего уровня. Самый верхний (7) уровень лишь потребляет услуги, а самый нижний (1) только их предоставляет (рисунок 1.14).

Рисунок 1.14

В семиуровневой модели протоколы нижних уровней (1-3) ориентированы на передачу информации, верхних уровней (5-7) – на обработку информации выделяют отдельно, так как он непосредственно не связан с передачей информации (рисунок 1.15). Протоколы транспортного уровня в литературе иногда выделяют отдельно, так как он непосредственно не связан с передачей информации.

Рисунок 1.15

Однако этот уровень (4) ближе по своим функциям к трём нижним уровням(1-3), чем к трём (5-7). Поэтому в дальнейшем мы его будем относить к нижнему уровню.

Задача всех семи уровней - обеспечение надёжного взаимодействия прикладных процессов. При этом под прикладными процессами понимают процессы ввода, хранения, обработки и выдачи информации для нужд пользователя. Каждый уровень выполняет свою задачу. Однако уровни подстраховывают и проверяют работу друг друга.

Протоколы верхнего уровня(5-7). Прикладной(пользовательский) уровень является основным, именно ради него существуют все остальные уровни. Он называется прикладным, поскольку с ним взаимодействуют прикладные процессы системы, которые должны решать некоторую задачу совместно с прикладными процессами, размещенными в других открытых системах. Прикладной уровень эталонной модели ВОС определяет смысловое содержание информации, которой обмениваются открытые системы в процессе совместного решения некоторой ранее известной задачи.

Высшем, седьмым, уровнем модели OSI является прикладной , на котором осуществляется управление взаимодействием прикладных процессов , выполняющихся в терминальных системах пользователей и оконечных системах сети, с которым они взаимодействуют. Соответственно протокол взаимодействия объектов седьмого уровня получил название прикладного.

Шестой уровень называется уровнем представления. Он определяет в основном процедуру представления передаваемой информации в нужную сетевую форму. Это связанно с тем, что сеть объединяет разные оконечные пункты (например, разные компьютеры). Если бы все оконечные пункты в сети были одного типа, то не понадобилось бы введение уровня представления. Так, в сети объединяющие разнотипные компьютеры, информация, передаваемая по сети, должна иметь определённую единую форму представления. Именно эту форму определяет протокол шестого уровня.

На шестом уровне, представления, сообщения, поступившее с седьмого уровня, перекодируются в вид, в котором должны быть представлены любые сообщения в данной сети. Таким образом ,сеть не накладывает ограничений на применения разных типов ЭВМ в качестве оконечных систем. Здесь же могут выполняться функции сжатия данных

их шифрования.

Следующий пятый уровень протоколов называют уровнем сессий, или сеансовым. Его основным назначением является организация способов взаимодействия между прикладными процессами – соединение прикладных процессов для их взаимодействия, организация передачи информации между процессами во время взаимодействия и “ рассоединения ” процессов.

Пятый уровень, сеансовый, предназначен для открытия сеанса между удалёнными процессами пользователей. Оно сопровождается присвоением условных адресов – номеров точек ввода/вывода информации, или портов взаимодействующих оконечных систем. С момента занятия портов сообщению присваивается номера исходящего и входящего портов.

Протоколы нижнего уровня (1-4). Четвёртый транспортный уровень в модели ВОС служит для обеспечения пересылки сообщения между двумя взаимодействующими системами с использованием нижележащих уровней. Этот уровень принимает от вышестоящего некоторого блока данных и должен обеспечить его транспортировку через сеть связи к удаленной системе. Уровни, лежащие выше транспортного, не учитывают специфику сети, через которую передаются данные, они “знают” лишь удалённые системы, с которым взаимодействуют. Транспортный же уровень должен “знать”, как работает сеть, какие размеры блоков данных она принимает и т.п.

Четвёртый транспортный уровень, протокол которого называется транспортным, обеспечивает транспортировку данных от отправителя к получателю и определяет способ транспортировки сообщения по сети. Характерным является разделения сообщения, поступающего с верхнего уровня, на небольшие блоки, снабжаемые заголовками с адресной и служебной информацией и в виде пакетов запускаемые в сеть. На этом уровне контролируется правильность порядка поступления пакетов к конечному пользователю.

Следующее три нижних уровня определяют функционирования узла сети. Протоколы этих уровней обслуживают так называемую транспортную сеть. Как любая транспортная система, эта сеть транспортирует информацию, не интересуясь ее содержанием. Главная задача этой сети – быстрая и надёжная доставка информации.

Основная задача третьего (сетевого) уровня – маршрутизация сообщений, кроме этого он обеспечивает управление информационными потоками, организацию и поддержание транспортных каналов, а также учитывает предоставление услуги.

Сетевой протокол, выполняемый на третьем уровне, обеспечивает выбор маршрута ,которому будет следовать пакеты сообщения.

Уровень управления каналом (второй уровень), или канальный, представляет собой комплекс процедур и методов управления каналом передачи данных (установление соединения, его поддержание и разъединение), организованный на основе физического соединения, он обеспечивает обнаружение и исправление ошибок.

Канальный, второй уровень обеспечивает запрос физического соединения с соседним пунктом и выбранном на сетевом уровне маршруте и организует необходимую последовательность передачи пакетов. При этом они могут группироваться, образуя структуру, называемую кадром. Кадр, даже если включает лишь один пакет, снабжается специальным заголовком и обрамляющими его разграничителями. Здесь же осуществляются контроль правильности принятых в узле пакетов и в случае обнаружения ошибок запрос на повторную передачу пакета.

Физический (первый) уровень обеспечивает непосредственную взаимосвязь со средой передачи. Он определяет механические и электрические требуемые для подключения, поддержания отключения физической цепи (канала) . Здесь определяются правила передачи каждого бита через физический канал. Канал может передавать несколько бит сразу (параллельно) или последовательно, как это происходит в последовательном порте К3232.

На первом уровне, физическом уровне обеспечивается интерфейс с передающей средой и выполняется

Эталонная модель ВОС – удобное средство для распределения разработки стандартов для взаимосвязи открытых систем. Она определяет лишь концепцию построения и взаимосвязи стандартов между собой и может служить базой для стандартизации в различных сферах передачи, хранения и обработки информации.

Набор правил определяющих взаимодействие объектов разных открытых систем, расположенных на одном уровне, называется протоколом. В зависимости от уровня ЭМВОС различают физический, канальный сетевой, транспортный, сеансовый, представительский и прикладной протоколы. Все они стандартизованы МСЭ-Т, что позволяет осуществлять обмен сообщениями (данными) и управляющей между взаимодействующими логическими объектами одного уровня.

В случае обмена с помощью средств телекоммуникации правила взаимодействия (протоколы) должны быть строго определены и чётко регламентированы, т.е. должны быть формализованы.

Определённая стандартами граница между взаимодействующими объектами называется стыком, или интерфейсом. Интерфейс – совокупность унифицированных связей и сигналов, посредством которых элементы системы (сети) связи соединяются друг с другом. Различают межуровневые интерфейсы и интерфейсы внутри уровней (например, для физического уровня характерно наличие двух стыков: С1 – стык, учитывающей среду распространения, С2 – стык без учета среды

распространения).

Необходимо отметить, что правила взаимодействия объектов разных открытых систем ЭМВОС допускают обмен сообщениями между объектами одного уровня только через объекты нижележащего уровня. При последовательном применении этого ограничения к каждому из уровней. Следовательно, процедуры обмена сообщениями между различными открытыми системами включают протокольные процедуры соответствующих уровней и ряд интерфейсных межуровневых процедур.

№ уровня	Наименование уровня	Функции, реализуемые уровнем
7	Прикладной	Представление или потребление информационных ресурсов. Управление прикладными программами.
6	Представительный	Представление (интерпретация) смысла (значение) содержащейся в прикладных процессов информации.
5	Сеансовый	Организация и проведение сеансов взаимодействия между прикладными процессами.
4	Транспортный	Передача массивов информации, кодированных любым способом.
3	Сетевой	Маршрутизация и коммутация информации, управление потоками данных.
2	Канальный	Установление, поддержание и разъединение соединения.
1	Физический	Физические, механические и функциональные характеристики каналов.

1.6 Сети связи с подвижными объектами

В настоящее время доминирующее положение на рынке подвижной

радиосвязи занимают:

• профессиональные (частные) системы подвижной связи;

• системы беспроводных телефонов;

• системы персонального радиовызова;

• системы сотовой связи общего пользования.

Сети подвижной радиосвязи строятся по аналогии с вещательными сетями: мощный передатчик работает через высоко подвешенную антенну, территория охвата 40...60 км имеют, радиальную или радиально - зоновую структуру, а в густонаселенных районах - по сотовому принципу.

Радиальные системы основаны на использовании одной центральной наземной радиостанции, имеющей значительный радиус действия (до 50-100 км). При радиально – зоновой структуре сети область обслуживания де­лится на зоны, в каждой из которых используется радиальный принцип пе­редачи сигналов. Радиальным системам присущ ряд недостатков, основ­ным из которых является ограниченность зоны обслуживания, нерацио­нальное использование частотного ресурса, невозможность существенного увеличения числа абонентов из-за появления взаимных помех. Системы сотовой связи строятся в виде совокупности ячеек (сот), покрывающих обслуживаемую территорию. Сети сотовой связи стремительно развива­ются и получили большое распространение. Их внедрение позволило ре­шить проблему экономичного использования выделенной полосы радиуса частот путем передачи на одних и тех же частотах, увеличить пропуск­ную способность телекоммуникационных сетей, обеспечить высокое качество передачи информации, расширить спектр предоставляемых услуг.

Профессиональные системы подвижной радиосвязи подразделяются на:

- системы с закрепленным каналом, когда каждый канал закреплялся за небольшой группой абонентов. Если число абонентов превышало возмож­ности одного канала, образовывали другую группу, за которой закрепляли другой радиоканал;

- системы с общедоступным пучком каналов получивших название транкинговых(от анг.Trunk - ствол, который содержит несколько физиче­ских каналов, каждый из которых может быть предоставлен любому из абонентов системы).

Современные транкинговые системы рабо­тают в диапазонах частот 136... 174, 330…380, 403...480, 806..825, 851...870, 896...901, 935...940 МГц: ширина каналов может составлять 12,5 или 25 кГц. При этом абоненты имеют равный доступ к общему выде­ленному пучку каналов, при поступлении вызова свободный канал закрепляется за парой абонентов, после отбоя предоставляется любой дру­гой паре абонентов.

Существует несколько видов транкинговых систем:

- системы с последовательным поиском радиостанцией свободного ка­нала (например, по специальному маркерному сигналу незанятости або­нентская станция сама ищет свободный канал). В таких системах время ус­тановления соединения увеличивается, и они могут применяться лишь при небольшом количестве каналов (до 5... 8);

- системы со специально выделенным общим каналом сигнализации, на который настроены все радиостанции сети в режиме дежурного приема и такие системы являются наиболее распространенными;

- системы с совмещенным каналом управления, когда для передачи сигналов управления используется частотный диапазон спектра, лежащий ниже спектра речевого сигнала - в полосе до 0,15 кГц. Для передачи рече­вых сообщений в цифровой форме, передачи данных разработан общеев­ропейский стандарт транкинговых систем TETRA, который обеспечивает прямую связь абонентов без участия базовых станций.

Системы беспроводных телефонов (СТ – Cordless Telephony) обще­го пользования - это системы передачи, осуществляющие связь между абонентами по радиоканалу и телефонным линиям связи через АТС. Ино­гда эти устройства называют радио удлинителями телефонных линий.

Беспроводной телефон - это мобильная телефонная связь, но с огра­ниченной подвижностью абонентов, причем ограничения относятся как к дальности (десятки - сотни метров), так и к скорости передвижения (ско­рость пешехода). Он рассчитан на применение в первую очередь внутри помещений, при малых расстояниях, при малых задержках сигнала и при весьма сложных прохождениях сигнала. Первый стандарт СТ1 был пред­ложен в 1985 г., системы беспроводных телефонов работали в полосе час­тот 900 МГц с 40 дуплексными каналами с ЧРК.

Низкое качество связи и отсутствие секретности передачи, жесткая привязанность к каналам явилось основанием к разработке новых стан­дартов. Был создан новый стандарт СТ2, позволяющий использовать диа­пазон частот 864...868 МГц, организовать дуплексные каналы с ВРК. Стандарт был принят за основу и предназначен для общего доступа або­нентов через радиопорты, установленных в городе, к телефонным сетям общего пользования. Позже, в 1992 г. был принят общеевропейский стан­дарт DECT (Digital European Cordless Telecommunications).

Система DECT - наиболее совершенная цифровая система, использующая методы АДИКМ (адаптивно дифференциальной импульсно - кодовой модуляции) для преобразования речи со скоростью передачи 32 кбит/с. Системы стандарта DECT работают в диапазоне 1880...1900 МГц, который разбит на 10 частотных каналов. Для разделения каналов используется принцип ВРК. Цикл передачи строится из 24 канальных интервалов, в первой половине осуществляется, передача от базовой станции, а во второй половине - в обратном направлении.

Системы персонального радиовызова или пейджинговые системы -это системы мобильной связи, обеспечивающие одностороннюю беспро­водную передачу информации пределах обслуживаемой зоны из центра системы на миниатюрные абонентские приемники (пейджеры). В настоя­щее время это самый дешевый и практичный вид мобильной связи. С технической точки зрения системы персонального радиовызова требуют меньших затрат на организацию сетей, более эффективно используют радиоспектр, имеют меньшее энергопотребление и габариты оконечных устройств.

В простейшем случае система персонального радиовызова состоит из пейджингового терминала, базовой станции и пейджеров. Терминал, включающий пульт оператора вызова и контроллер системы, выполняет все функции управления системой. Базовая станция состоит из радиопере­датчика и антенно-фидерного устройства и обеспечивает передачу сигна­лов на всю зону действия системы, радиус которой может составлять до 100 км. В таких системах могут передаваться сообщения четырех типов: тональные, цифровые, буквенно-цифровые (текст до 100...200 символов), речевые.

Длинные сообщения отображаются по частям. Вызов абонента может осуществляться индивидуально - по его индивидуальному номеру, группе абонентов, когда групповой вызов адресуется одновременно группе абонентов или нескольким абонентам - общий вызов.

Системы сотовой связи общего пользования. Как уже отмечалось, свое название системы сотовой связи (ССС) получили в соответствии с сотовым принципом организации связи, со­гласно которому зона обслуживания делится на ячейки (соты) шести­угольной формы. Под сотой понимают зону обслуживания одной базовой станцией (БС), находящейся в центре каждой ячейки и обслуживающей все подвижные станции (ПС - абонентские радиотелефоны), так как ан­тенна с круговой диаграммой направленности будет покрывать почти всю площадь шестиугольной ячейки. В сотовых сетях радиосвязь БС с або­нентской ПС осуществляется в пределах малой рабочей зоны, что позволя­ет многократно использовать одни и те же частоты в зоне обслуживания. Типовые значения радиуса соты R = 2 - 35 км, это - макросоты. Микросо­ты (радиус - сотни метров), в которых базовые станции берут на себя на­грузку от медленно передвигающихся абонентов, и пикосоты (R = 10 - 60 м) - используются в городах с высокой плотностью населения и в закры­тых зонах (учреждениях, вокзалах, жилых помещениях).

Количество сот, находящихся в зоне обслуживания одного центра коммутации, зависит от площади этой зоны и площади соты. Соты группируются в кластеры. В одном кластере находится несколько базовых станций, работающих в неповторяющихся диапазонах частот. План расположения номеров БС составляется по определенной системе, с целью экономии радио спектра, и предусматривает разнос на защитный интервал D, который превышает дальность распространения сигналов с целью защиты от переходных помех между сотами (рисунок 1.17). Основной потенциал сотовой идеи заключается в том, что уровень взаим­ных помех не зависит от расстояния между ячейками, а зависит от отношения между ячейками к их радиусу. Радиус ячейки зависит от мощности передатчика и определяется разработчиком в процессе проектирования. С уменьшением радиуса ячейки возрастает количество базовых станций. Чем меньше радиус, тем чаще можно повторно использовать частоты, уже задействованные в других сотах. Таким образом, одну частоту можно повторять много раз, что обеспечивает высокую пропускную способность системы без расширения занятой ею полосы частот. Количество базовых станций, работающих в кластере равно: Nбc=(D/R)²/3,

где D - расстояние между базовыми станциями, использующими одни и те же рабочие частоты.

На рисунке 1.16 размерность кластера равна n = 9, следовательно, если для обслуживания абонентов в одной ячейке требуется набор из 10 частот, то для создания сотовой структуры требуется располагать набором из 90 час­тот.

Оборудование БС состоит из контроллера базовых станций, базовых приёмопередатчиков и приемопередающих антенн. Каждая БС имеет

Рисунок 1.16 - Построение 9 – элементного кластера

раздельные антенны на передачу и прием, так как в сотовых сетях используется разнесенный прием. Вторая особенность БС - наличие нескольких приемников и такого же числа пе­редатчиков, позволяющих вести одновременную работу на нескольких ка­налах с различными частотами. Кроме того, на БС размещается аппаратура передачи данных, контроля каналов. С помощью этого оборудования, по­мимо передачи и приема, осуществляется распределение каналов, а также передача данных и выполнение диагностических процедур на оборудо­вании БС. Контроллер БС (компьютер) обеспечивает управление работой базовой станции, а также контроль работоспособности всех вхо­дящих в нее блоков и узлов.

Центры коммутации сотовых систем. Все БС соединены с центром коммутации (ЦК) подвижной связи по выделенным проводным или радиорелейным каналам связи. Центр ком­мутации - это автоматическая телефонная станция ССС, обеспечиваю­щая все функции управления сетью. Центр коммутации является мозго­вым центром и одновременно диспетчерским пунктом системы сотовой связи, на который замыкаются потоки информации со всех базовых стан­ций. ЦК осуществляет постоянное слежение за ПС и при перемещении подвижной станции из одной ячейки в другую ЦК передает его обслужи­вание с одной базовой станции на другую без перерыва связи, осуществ­ляет переключение рабочих каналов в соте при появлении помех или неис­правностей. Через ЦК осуществляется выход ПС на другие сети связи: стационарную телефонную сеть, сети междугородной и международной связи, спутниковой связи, другие сотовые сети. При обслуживании боль­шой территории может быть два и более ЦК, которые связаны между со­бой, один из которых головной. В состав ЦК входят коммутатор, не­сколько контроллеров.

Коммутатор осуществляет переключение потоков информации ме­жду соответствующими линиями связи, направляет потоки от одной базо­вой станции к другой, или от базовой станции к стационарной сети и на­оборот. Коммутатор подключается к линии связи через контроллеры свя­зи, осуществляющие промежуточную обработку (упаковку/распаковку, буферное хранение) потоков информации.

Общее управление работой центра коммутации и системы в целом производится от центрального контроллера, представляющий собой дос­таточно мощный и совершенный компьютер, который обеспечивает управление работой станции, а также контроль работоспособности всех входящих в нее блоков и узлов. Важными элементами системы являются базы данных - домашний и гостевой регистры, центр аутентификации, регистр аппаратуры - регистр идентификации. Блок - схема центра коммутации приведена на рисунке 1.17. Домашний регистр содержит сведения обо всех абонентах, зарегистрированных в данной системе, о видах услуг, ко­торые могут быть им оказаны. Здесь же фиксируется местоположение або­нента для организации его вызова, и регистрируются фактически оказан­ные услуги. Гостевой регистр местоположения содержит примерно такие же сведения об абонентах - гостях (роумерах), т.е. об абонентах, зарегист­рированных в другой системе, но пользующихся в настоящее время услу­гами сотовой связи в данной системе. Центр аутентификации состоит из нескольких блоков и формирует ключи и алгоритмы аутентификации. С его помощью проверяются полномочия абонента, и осуществляется его доступ к сети.

Каждый подвижный абонент на время пользования сотовой сетью связи получает стандартный модуль подлинности абонента (SIM - карту), который содержит персональный идентификационный номер абонента (PIN - код), международный идентификатор абонента (IMSI), свой ключ аутентификации Ki, алгоритм аутентификации. С помощью информации, записанной на SIM - карте, в результате обмена данными между подвиж­ной станцией (ПС) и сетью, осуществляется цикл аутентификации и дос­туп абонента к сети.

Центр идентификации оборудования содержит централизованную базу для подтверждения подлинности международного идентификацион­ного номера оборудования (ПС), для выявления утерянных или неисправ­ных аппаратов. Например, международный идентификационный номер абонента сети GSM содержит 15 знаков: первые три - код страны (код Рос­сии - 250), затем 2 цифры - код сети оператора и последние 10 - номер абонента.

Рисунок 1.17 - Блок - схема центра коммутации.

Основной стандарт сотовой связи GSM - 900 (Group Special Mobile) принят в качестве федерального для цифровых сотовых сетей России. Система стандарта GSM предоставляет пользователям широкий ассортимент услуг, как речевых, так и неречевых, например, соединение с сетями различных поставщиков; передача речи и данных, передача факсов, коротких сообщений SMS (Short Message Service), которые представляют собой разновидность службы пер­сонального радиовызова; вызовы спецслужб; автоматический роуминг; доступ к современным информационным сетям. При этом обеспечивается, высокое качество передачи сообщений, надежность и конфиденциальность связи, защита от несанкционированного доступа и т. д.

Системы GSM- 900 работают в диапазоне около 900 МГц, который разбит на два поддиапазона шириной по 25 МГц (рис. 6, а): 890 -175 МГц - для передачи сообщений с ПС на базовую станцию БС и 935-960 МГц для приема сигналов от БС, т.е. используется организация дуплексной свя­зи с частотным разделением каналов. Таким образом, количество каналов связи в полосе 25 МГц, отведенной для приема/передачи, составляет 124 канала. Разнос частот между соседними каналами составляет 200 кГц. Для передачи речи в системах GSM используется пара частотных канала с разносом 45 МГц. Наличие разноса препятствует появлению переходных помех между направлениями приема и передачи. Так как уплотнение кана­лов временное, то на одной несущей можно разместить одновременно 8 речевых каналов.

При ухудшении качества - по­явлении помех, неисправностей, по команде с БС происходит передача обслуживания той станции, где качество связи значительно выше, переклю­чение рабочих каналов происходит без перерыва связи.

Структурная схема сети стандарта GSM показана на рисунке 1.18. Оборудование базовых станций состоит из контроллера базовых стан­ций и приемопередающих базовых станций. Один контроллер управляет несколькими станциями. Он выполняет следующие функции: управление распределением радиоканалов, контроль соединения и регулировка их очередности; модуляцию и демодуляцию сигналов» кодирование и декоди­рование сообщений, кодирование речи, адаптацию скорости речи, данных, сигналов вызова; управление очередностью передачи сообщений персонального вызова.

Транскодер обеспечивает преобразование выходных речевых сигналов и данных (64 кбит/с) в цифровой сигнал со скоростью передачи 13 кбит/с.

Оборудование подсистемы коммутации состоит из ЦК, регистра по­ложения (Рпол), регистра перемещения (РП), центра аутентификации (ЦА), центра идентификации оборудования (ЦИ). ЦК обслуживает группу сот и обеспечивает все виды соединений ПС. Он представляет собой интерфейс между сетью подвижной связи и фиксированными сетями, такими, как и сеть передачи данных (СПД), цифровые сети с интеграцией служб (ISDN), телефонная сеть общего пользования (ТФОП) и обеспечивает маршрутиза­цию вызовов и функции управления вызовами. Каждый ЦК обслуживает абонентов, расположенных в пределах определенной географической зо­ны, и управляет процедурами установления вызова и маршрутизации. Для ТФОП он обеспечивает функции системы сигнализации ОКС №7, передачи вызова.

Также ЦК управляет и процедурами регистрации местоположения и передачи управления в подсистеме БС, постоянное слежение за ПС. Для этого используются регистры положения или домашние регистры (Рпол) и регистр перемещения или гостевой регистр (РП). Обозначений этих реги­стров было сказано выше, лишь следует добавить, что регистр перемеще­ния осуществляет контроль за передвижением ПС из соты в соту, регист­рирует положение ПС и эти данные хранятся до тех пор, пока абонент на­ходится в зоне, контролируемой РП.

В сетях стандарта GSM соты группируются в географические зоны, которым присваивается свой идентификационный номер. Каждый РП со­держит данные об абонентах в нескольких географических зонах. При пе­ремещении абонента из одной зоны в другую, данные о его местоположе­нии автоматически обновляются.

Рисунок 1.18 - Структурная схема сети стандарта GSM

Центр управления и обслуживания (ЦУО) обеспечивает управление элементами сети и качеством ее работы. В функции ЦУО входит: регист­рация и обработка аварийных сигналов, устранение неисправностей, про­верка состояния оборудования сети и прохождение вызов ПС, управление трафиком, сбор статистических данных и т. д.

Центр управления сетью (ЦУС) обеспечивает техническое обслужива­ние и эксплуатацию на уровне всей сети, поддерживаемой центрами ЦУО. В функции ЦУС входит, управление трафиком в пределах сети GSM, диспетчерское управление сетью в аварийных ситуациях (выход из строя, перегрузка узлов), контроль состояния устройств автоматического управления маршрутами сигнализации и соединениями между узлами, отображение состояния всей сети на дисплее операторов, контроль соединения между GSM и ТФОП.

В сетях GSM для обмена информацией в процессе обслуживания вы­зовов между элементами сети, а также для взаимодействия с другими се­тями электросвязи приняты две основные системы сигнализации: ОКС № 7 и LAP~ D. ОКС № 7 (общеканальная сигнализация) используется для свя­зи с внешними сетями ТФОП, СПД, ISDN.

Основные подсистемы сети UMTS. Эволюционный переход от сетей 2-го к сетям 3-го поколения пред­полагается осуществить через использование технологии беспровод­ной передачи пакетных данных (General Packed Radio System, GPRS), дальнейшую ее модернизацию (Enhanced Data rates for GSM Evo­lution, EDGE) и выход на технологии радиодоступа, обеспечивающие скорость передачи до 2 Мбит/с.

Такой подход позволяет осуществить поэтапную модернизацию оборудования и программного обеспечения существующих сетей 2-го поколения. Внедрение дополнительного оборудования позволило ввести функции пакетной коммутации в системы сотовой связи. Это расширило набор предоставляемых услуг. Следующий шаг связан с повышением пропускной способности радио интерфейса для услуг пакетной коммутации. При этом реализация услуг, предоставляемых ранее средствами, выполняющими функции коммутации каналов, ос­таются без изменения. Использование многоуровневой модели от­крытых интерфейсов как методологической основы позволяет рас­сматривать архитектуру универсальной системы мобильной связи (Universal Mobile Telecommunications System, UMTS) как иерархиче­скую систему, на каждом уровне которой реализуется набор функций, а связь между уровнями осуществляется через стандартизованные ETSI интерфейсы.

Системная архитектура сети UMTS. Согласно концепции IMT-2000, системная архитектура систем 3G подразделяется на две составные части: сеть радиодоступа и базовую сеть.

Функциональное сопряжение элементов системы осуществляется посредством ряда интерфейсов. Данные интерфейсы были стандар­тизованы в ETSI, что позволяет строить сеть, используя сетевые эле­менты различных производителей телекоммуникационного оборудо­вания. Интерфейсы обеспечивают взаимодействие перечисленных ниже ключевых подсистем сети UMTS и внешних сетей:

Абонентское оборудование (User Equipment, UE) это подвижные, носимые или возимые терминалы, которые посредством радио интерфейса взаимодействуют с базовыми станциями сети. Основное отличие абонентского оборудования UMTS от аналогичных устройств сетей 2-го поколения (MS) состоит в их расширенной функционально­сти, обеспечиваемой за счет высоких скоростей передачи информа­ции. Планируется использование как отдельных абонентских станций UMTS, так и двухрежимных GSM/UMTS терминалов.

Базовые станции (Base Station, BS) осуществляют организацию радиоканалов по вызовам мобильных абонентов или по своей ини­циативе при поступлении внешнего вызова. В функции BS входит приемо/передача радиосигнала, его обработка и формирование транспортных потоков данных. В стандартной конфигурации базовая станция обеспечивает обслуживание до трех секторов, предоставляя до трех несущих на один сектор. В ее задачи также входит осуществ­ление мягкого хендовера. Базовые станции взаимодействуют с кон­троллером радиосети и поддерживают на сетевом уровне АТМ - интерфейс (более 2 Мбит/с, G.703) и IP-интерфейс. Оборудование ведущих фирм мира обеспечивает гибкое внедрение новых базовых станций UMTS в существующие сети GSM:

объединение на уровне коммутаторов, когда устанавливаются ба­зовые станции TDD и FDD режимов и контроллер UMTS, подклю­чаемый к коммутатору;

объединение на уровне контроллеров, когда базовые станции TDD режима подключаются к контроллерам BSC сетей GSM, которые в свою очередь подсоединяются к коммутатору.

Контроллер сети радиодоступа (Radio Network Controller, RNC) осуществляет управление базовыми станциями, с которыми он образует подсистему базовых станций BSS, взаимодействует с центром коммутации сети 3G-MSC/VLR. Основными функциями RNC являются управление распределением радиоканалов, контроль соединений, регулирование их очередности, удаленная динамическая коммутация, а также контроль за распреде­лением нагрузки. Контроллеры ведущих мировых производителей телекоммуникационного оборудования строятся на базе АТМ - коммутатора, расширенного блоками

управления радиоканалами.

Мобильный центр коммутации сети 3G (Mobile Switching Center/Visitor Location Register, MSC/VLR) является центральным эле­ментом сети. Он может обслуживать большую группу базовых стан­ций в подсистеме BSS и обеспечивает все виды соединений, в кото­рых нуждается в процессе работы подвижная абонентская станция. 3G-MSC/VLR осуществляет обмен внутри сети UMTS, соединяя меж­ду собой различные сетевые элементы, в частности, элементы под­системы BSS. Кроме того, он работает как шлюз к другим сетям об­щего пользования, таким как сети подвижной связи, ТФОП и сети пе­редачи данных. Центр коммутации 3G-MSC/VLR обеспечивает соеди­нение с другими MSC, в частности, с зональными GMSC и другими службами. Коммутаторы ведущих фирм-производителей обеспечива­ют реализацию двух режимов радиопередач TDD/FDDUTRA, а также могут выполнять функции коммутатора для сети GSM и ее режимов пакетной передачи GPRS.

База данных местоположения абонентов (Home Location Register, HLR) представляет собой справочную базу данных о постоянно прописанных в сети абонентах. В ней содержатся опознавательные номера и адреса, а также параметры подлинности абонентов, состав услуг связи, специальная информация о маршрутизации и данные о роуминге абонента.

Пакетная передача данных (Packet Switching, PS) в сети обес­печивается следующими главными элементами - SGSN (сервисным опорным узлом пакетного трафика GPRS) и GGSN (шлюзовым опор­ным узлом пакетного трафика GPRS).

Сервисный опорный узел GPRS (Serving GPRS Support Node, SGSN) решает задачи идентификации абонента и управления мо­бильностью, конвертирования протоколов IP-сети в протоколы, используемые BS и UE, сбора данных об оплате и трафике абонентов и маршрутизации данных при подключении к другим внешним сетям.

Шлюзовой опорный узел GPRS (Gateway GPRS Support Node, GGSN) является интерфейсом между базовой сетью GPRS и внеш­ними сетями, играя роль маршрутизатора подсистем. В случае если данные, принятые GPRS, адресованы специальным пользователям, осуществляется их проверка и поиск адресата. GGSN осуществляет перераспределение пакетов данных мобильным абонентам и контро­лирует правильность подсоединения внешних сетей.

1.7 Сети звукового и телевизионного вещания

Звуковым вещанием (ЗВ) называют передачу населению звуковых вещательных программ, осуществляемую с помощью средств электриче­ской связи. Программой вещания называется совокупность вещательных передач, распределяемых по выделенным каналам. Передача - это сово­купность различного рода информации, передаваемой широким слоям на­селения. Различают звуковое (ЗВ) и телевизионное вещание (ТВ).

Организацией ЗВ и ТВ занимаются ведомства - телерадиовещатель­ные компании (ТРК) и Федеральное агентство связи и информатиза­ции. ТРК занимается вопросами подготовки и формирования программ ЗВ и ТВ, определения суточного объема вещания, последовательности пе­редач во времени, выбора технических средств для распределения и пере­дачи сформированных программ слушателям. Федеральное агентство по связи и информатизации организует сеть каналов ЗВ и ТВ на базе первичной сети связи РФ, сети радиопередающих средств и проводного вещания.

Система звукового вещания (ЗВ) представляет собой организационно-технический комплекс, обеспечивающий формирование и передачу звуковой информации общего назначения широкому кругу территориально рассредоточенных абонентов (слушателей).

Система ЗВ построена таким образом, чтобы обеспечивать повсемест­ное распространение программ в удобное для слушателей время. В связи с этим вся территория страны с востока на запад условно разделена на пять вещательных зон - А, Б, В, Г, М. Каждая из зон имеет следующий сдвиг по времени относительно московского, условно принятого за 0 ч: А - + 8 и + 9; Б - +6 и +7; В - +4 и +5; Г - +2 и +3;М - 0 и +1ч.

Система звукового вещания (его техническая база) состоит из следу­ющих функциональных частей (трактов): формирования программ, первич­ного и вторичного распределения программ; приема программ (рисунок 1.19);

Рисунок 1.19 - Составные части системы звукового вещания

В трактах формирования программ (ТФП) осуществляются про­цессы подготовки и выпуска программ ЗВ, их тиражирования, коммутация соединительных линий к трактам распределения программ, контроль па­раметров качества, обеспечение надежности функционирования всего ком­плекса оборудования. ТФП подразделяются на головной (Москва), республиканские (столицы республик) и местные (областные и краевые центры Состав оборудования ТФП определяется числом и объемами создаваемых программ ЗВ. Технические средства ТФП входят в состав радиодомов. Радиодомом называется комплекс студий радиовещания и звукозаписи: разных вспомогательных, технических, редакционных и репетиционных помещений, предназначенных для подготовки, записи и передачи программ вещания, а также трансляции программ из других городов. В студиях происходит преобразование звуковых сигналов в электрические. Таким образом, тракт формирования программ начинается на выходе микрофона и заканчивается на выходе центральной аппаратной радиодома (рисунок 1.20).

Доведение сформированных программ до слушателей осуществляется в два этапа через тракт первичного и тракт вторичного распределения программ ЗВ. Тракт первичного распределения программ ЗВ представляет собой организационно-технический комплекс, в состав которого входят собственно сеть распределения программ ЗВ, а также системы оперативно-технического управления и обслуживания этой сети. Начинается тракт первичного распределения программ на выходе центральной коммутационно-распределительной аппаратной ЦКРА. Электрические сигналы ЗВ могут передаваться по соединительным линиям на местные радиовещательные станции РВС и сети проводного вещания СПВ. При организации вещания на другие города используются междугородные каналы ЗВ. Для этого с ЦКРА по соединительным линиям электрические сигналы передаются на центральную междугороднюю вещательную аппаратную ЦМВА и по междугородним каналам звукового вещания МКЗВ передаются в республиканские и областные центры. Образуются каналы МКЗВ с помощью кабельных линий через оконечные междугородные станции (ОМС), радиорелейных через оконечные и узловые станции (ОРРС и УРРС) и спутниковых систем передачи через земные станции ЗС и искусственные спутники Земли (ИСЗ). Сеть строится по радиальному -узловому принципу с учетом административной подчиненности территорий и делится на магистральную, внутризоновую и местную.

Тракт вторичного распределения программ ЗВ объединяет две сети: передающую радиовещания (РВ) и проводного вещания (ПВ).

Передающая сеть РВ представляет собой совокупность передающих радиовещательных станций (РВС), работающих в диапазонах длинных и средних, коротких и метровых волн. Для внутреннего вещания используются диапазоны ДВ, СВ, MB и частично KB, для внешнего вещания - преимущественно KB и частично СВ. Расположение РВС по территории и распределение частот, на которых они работают в каждом диапазоне, осуществляются таким образом, чтобы обеспечить максимальный охват населения страны многопрограммным вещанием с требуемым качеством.

В диапазоне километровых волн (ДВ - LW) работают РВС централь­ного и республиканского вещания и ведут вещание на частотах 150 - 285 кГц. Зона обслуживания РВС составляет 1500 - 2000 км. Диапазон гектометровых волн (СВ - MW) используется для центрального, республикан­ского и областного вещания. РВС работают в этом диапазоне на частотах 525 кГц -1,6 МГц, зона обслуживания составляет 300 - 500 км.

Декаметровые волны (KB - SW) используются для передачи программ центрального и республиканского радиовещания в отдаленные и труднодоступные районы, а также для передачи специальных программ для населения других стран, так как дальность действия РВС составляет тысячи километров. Частотный диапазон для KB выделен от 3,2 МГц до 26,7 МГц. Зона обслуживания РВС в метровом (УКВ - FM) диапазоне не превышает 50 - 60 км. Поэтому метровые волны применяются для пере­дачи программ центрального, республиканского и областного вещания в частотном диапазоне 65,8 - 108 МГц.

В частотном диапазоне километровых волн можно организовать всего 15 каналов, в диапазонах гектометровых волн - 120, в метровом диапазоне всего 28 каналов.

Для организации сети радиовещания, охватывающей всю страну, каналов, получаемых в указанных диапазонах недостаточно, если за каждым каналом закрепить всего одну РВС. В связи с этим разрешается работа нескольких РВС по совмещенному каналу:

один и тот же радиоканал используется для работы нескольких РВС, передающих различные программы. Для уменьшения взаимных помех

эти РВС располагаются на значительном удалении друг от друга.

В диапазонах ДВ и СВ решить проблему дефицита частотных каналов

позволяет система синхронного вещания, предусматривающая работу в одном частотном канале несколь­ких РВС, передающих одну и ту же программу.

Сеть ПВ обеспечивает массовое и общедоступное обслуживание населения страны республиканскими и местными программами ЗВ. В состав сети ПВ входят станционные и линейные сооружения.

Проводным вещанием называется система, состоящая из комплекса аппаратуры и сооружений, с помощью которых сигналы звукового веща­ния распределяются по проводным сетям и поступают к слушателям. Этим проводное вещание отличается от радиовещания, при котором сигналы по­ступают на вход индивидуальных приемных устройств (радиоприемников) в виде свободно распространяющихся электромагнитных волн.

Основным структурным элементом системы проводного вещания является узел проводного вещания (УПВ) или радиотрансляционный узел (РТУ). Узел проводного вещания содержит комплекс оборудования для приема, преобразования, усиления и передачи по проводам программ зву­кового вещания.

Оборудование УПВ состоит из: станционного оборудования, линей­ных сооружений, абонентских устройств.

Станционное оборудование обеспечивает получение мощности, необ­ходимой для нормальной работы всех абонентских устройств.

Рисунок 1.20 - Упрощенная схема вещательной сети в РФ ЕСЭ

М - микрофон, СА, ВА - студийная и вещательная аппаратная,

АЦ - аппаратная центральная, ТА – трансляционная аппаратная,

ЦКРА – центральная коммутационная распределительная аппаратная (распределение программ между потребителями), ЦМВА- центральная междугородняя вещательная аппаратная, ЗС – земные спутниковые станции, УРС - узловые радиорелейные станции, ОРС - оконечные радиорелейные станции, ОМС - оконечная междугородняя станция, ОМВА - оконечные междугородняя вещательная аппаратная, ОРРС - оконечная радиорелейная станция, КРА -коммутационная распределительная аппаратная, KB 1, KB 2 - каналы вещания зоновой (областной) и сельской телефонной сетей, ЦСПВ - центральная станция проводного вещания, СПВ – сеть проводного вещания, РПС – радиопередающая станция.

Совокупность линейных сооружений образует сеть проводного веща­ния или радиотрансляционную сеть (РТС). Она состоит из системы двух­проводных линий и вспомогательных устройств, с помощью которых энер­гия сигналов звукового вещания передается от усилителей и передатчиков к абонентским устройствам. Абонентскими устройствами (АУ) являются абонентские громкого­ворители для однопрограммных сетей и так называемые трехпрограммные громкоговорители для сетей трехпрограммного вещания.

Система проводного вещания обладает рядом преимуществ по срав­нению с системой радиовещания: меньше потери энергии сигнала, або­нентское устройство проводного вещания проще в обращении, надеж­нее, качество воспроизведения вещательной программы выше, чем ка­чество воспроизведения массовым радиовещательным приемником. С помощью системы проводного вещания легко организовать местное веща­ние в пределах одного населенного пункта. Система проводного вещания является хорошим средством оповещения.

Тракт приема программ ЗВ формируется парком вещательных при­емников (радио- и трансляционных), находящихся у населения.

Соединение отдельных частей системы звукового вещания происхо­дит в центрах ЗВ. Для внутреннего вещания этим центром является Моск­ва, для местного (республиканского, областного) центрами являются сто­лицы республик (краев, областей), для районного вещания - районные цен­тры.

В настоящее время осуществляется интенсивное внедрение цифровых методов передачи сигналов в сети звукового вещания, например, междуго­родная сеть распределения программ звукового вещания полностью пере­страивается на использование техники цифровой передачи. Практически аппаратура тракта первичного распределения программ и частично тракта вторичного распределения программ во многих случаях уже цифровая. На очереди изменение технологии формирование программ, т.е. создание цифровых трактов формирования программ, а также внедрение цифровых способов доведения программ ЗВ до абонентов. Эти меры позволят улуч­шить качество звучания передаваемых программ, а также получить разно­образные звуковые эффекты, не всегда достигаемые при аналоговых методах передачи.

Сеть распределения программ телевизионного вещания

Для ТВ вещания используются метровый и дециметровый диапазоны волн электромагнитных колебаний, соответствующие очень высоким и ультравысоким частотам, которые для удобства называются ультракороткими волнами или УКВ.

Сигналы ТВ программ передаются абонентам (телезрителям), в основном с помощью наземной ТВ передающей сети, системы кабельного телевидения (СКТВ) и системы непосредственного ТВ вещания (НТВ), использующей связанные искусственные спутники Земли (ИСЗ), находящиеся на геостационарной орбите.

Наземная ТВ- передающая сеть состоит из телецентров (ТЦ), работающих совместно с радиотелевизионными передающими станциями (РТПС), ТВ ретрансляторов (ТР) и технических средств передачи ТВ сигналов на большие расстояния.

Телецентры (ТЦ) представляют собой комплексы радиотехнической, аппаратуры, помещений и служб, необходимых для создания ТВ программ. С телецентров сформированные ТВ сигналы непосредственно передаются на телевизионные радиопередающие станции (РТПС), где происходит формирование радиочастотного сигнала и излучение радиоволн, несущих информацию об изображении объекта, его звуковом сопровождении. Основным назначением ТВ ретрансляторов (TP) является обеспечение более равномерного покрытия густонаселенной территории ТВ вещанием. ТВ ретрансляторы используются вне зоны уверенного приема основной мощности РТПС и внутри зоны в местах, в которых по географическим причинам сигнал основной станции ослаблен и не обеспечивает удовлетворительного качества приема. На TP устанавливаются передатчики мощностью до 1 кВт и более 1 кВт. Ретрансляция может осуществляться через спутниковые приемные антенны. ТВ передающие станции и, РТПС большой мощности имеют радиус действия обычно 50 - 70 км, а ретрансляторы малой мощности - 10 - 20 км.

Распределение сигналов ТВ программ на большие расстояния по территории России осуществляется с помощью разветвленной сети радиорелейных линий (РРЛ), кабельных линий и спутниковых систем связи «Орбита», «Экран», «Москва». Распределительная сеть ТВ показана на рисунке 1.21.

Организовано ТВ вещание по зональному принципу. Первичная сеть ТВ состоит из магистральных и внутризоновых каналов, выделенных для передачи программ ТВ, а также междугородных аппаратных, в которые осуществляется разветвление каналов или их переключение с целью резервирования. На базе первичных каналов образуются вторичные.

Вся территория страны разбита на пять вещательных поясов. Передача программ ТВ ведется с поочередным повторением передачи центральных программ для каждой из пяти существующих зон со сдвигом во времени на 2 часа.

В мировой практике наметилось два основных пути построения сети многопрограммного ТВ вещания. Первый путь - это создание систем ка­бельного ТВ (СКТВ) различной емкости с подачей на них ТВ сигналов нескольких десятков программ путем приема от ближайших ТВ передатчи­ков или передачи по радиорелейным, кабельным и спутниковым линиям связи. Предполагается также создание специальных ТВ программ, в том числе платных. Второй путь - это внедрение спутниковых систем непосредственного ТВ вещания в диапазоне 12 ГГц с установкой у абонента дополнительного приемо-передающего устройства для подачи стандартного ТВ сигнала на вход телевизора.

Системы кабельного ТВ предназначены для приема и распределение, значительного числа сигналов высококачественных ТВ программ большому числу абонентов по кабельным (коаксиальным и волоконно - оптическим) линиям связи, прокладываемых в квартиры пользователей. Для построения СКТВ используются три топологии: древовидная, радиальная кольцевая.

Сети кабельного ТВ в России практически полностью морально и физически устарели, не обеспечивают даже сегодняшних потребностей в передаче ТВ - каналов и представляют собой множество отдельных, не связанных между собой сетей, работающих в метровом диапазоне волн сгруппированных по округам, отдельным домам и подъездам.

Рисунок 1.21 - Передающая сеть телевизионного вещания

Ближайшее будущее большинства систем ТВ вещания заключается в переходе на цифровые технологии. Первыми примерами цифровых систем передачи ТВ сигналов явились спутниковые линии связи, в которых стал использоваться стандарт сжатия спектра ТВ сигналов MPEG-2, позволяющий по одному стандартному спутниковому каналу передавать несколько ТВ программ при условии их приема в первую очередь головными станциями кабельного телевидения.

Введение в эксплуатацию новой ТВ системы обес­печит значительное улучшение качества изображения и звукового сопро­вождения, позволит телевидению эффективно взаимодействовать с раз­личными цифровыми системами связи и компьютерными сетями. Совре­менные СКТВ сети способны передавать сигналы речевой, видеоинформа­ции, электронной почты, факсимильных сообщений, данных в цифровом виде. Сети кабельного ТВ можно будет использовать для скоростного доступа к информационной сети Интернет. Такие системы позволят каж­дому абоненту связаться с другим абонентом в любой точке земного шара в видеотелефонном режиме за счет выхода через связной ИСЗ в единую всемирную телесеть. СКТВ нового поколения - это в большинстве случа­ев волоконно-оптические системы на 500 и более интерактивных каналов с использованием цифровых методов передачи и сжатия спектра сигналов.

В настоящее время на СКТВ используется цифровая волоконно-оптическая система «Телебит - 4», позволяющая передавать со скоростью 486 Мбит/с по ОВ на длине волны 1,3 мкм четырех ТВ сигналов и девяти стереосигналов звукового сопровождения. Цифровое телевидение во мно­гом будет определять качество жизни людей в XXI веке и позволит ввести большое количество новых услуг: предоставление программ по запросу абонентов (видео по запросу); проведение видео и аудиоконференций, телереферендумов, голосования, различных аукционов; передачу абонентских сообщений о различных экстремальных ситуациях в органы правопо­рядка; передачу информации и справок по запросу (содержание газет, журналов, сводки погодам результаты игр) и т. д. На сегодняшний день на базе современных сетей ТВ созданы справочно-информационные системы Телетекст, «ТВ - Информ». В системе Телетекст передача справочной информации осуществляется в форме цифровых данных в интервалах кад­ровых гасящих импульсов. Каждый знак справочного электронного жур­нала (буквы, цифры, элементы рисунков) передается цифровым методом в виде восьмибитовой последовательности импульсов. При приеме про­граммы Телетекста телезритель набирает на клавиатуре номер необходи­мой страницы электронного журнала, которая отображается на экране те­левизора пользователя. Система «ТВ - Информ» предназначена для циркулярного распределения из центра различной информации одновременно большому числу абонентов. «ТВ - Информ» во многом совпадает с систе­мами Телетекста. По сравнению с другими информационными системами «ТВ - Информ» имеет ряд преимуществ: повышенную достоверность пе­редачи; возможность работы с различными оконечными средствами доку­ментирования распределяемой информации.

1.8 Построение телефонной сети общего пользования

В состав ОГТфС входят автоматические телефонные станции, узлы автоматической коммутации, соединительные линии, каналы, тракты передачи, соединяющие станции и узлы между собой, а также абонентские линии и различные оконечные устройства. По административно - территориальному признаку ОГТфС подразделяется на:

• местные телефонные сети;

• зоновые телефонные сети.

• междугородную телефонную сеть.

На ОГТфС используется закрытая и открытая системы нумерации. При открытой нумерации количество знаков номера, требуемых для ус­тановления соединения с вызываемым абонентом зависит от вида связи: местной, зоновой, междугородной. При закрытой нумерации абонент из любого пункта вызывается набором одного и того же номера и того же количества знаков и не зависит от вида связи.

Построение местных телефонных сетей простейшей городской телефонной сетью является нерайонированная телефонная сеть, в которой абонентские линии включены непосредственно в одну телефонную станцию (рисунок 1.22, а). Нерайонированная ГTC имеет емкость 8 – 10 тысяч номеров, используется в районных центpax. Нумерация пятизначная (с 1-00-00 по 9-99-99,0 и 8 - для выходя на спецузлы).

Районированная телефонная сеть состоит из нескольких телефонных районов. Телефонный район – это часть телефонной сети, состоящая из одной телефонной станции и линий, включенных в эту станцию. Районированные телефонные сети строятся по принципу соединения станций:

- «каждая с каждой»;

- с узлами входящего сообщения (УВС), с узлами исходящего и входящего сообщения (с УИС и УВС);

- радиальному.

Принцип построения сети по типу «каждая с каждой» используется, когда средняя емкость сети имеет до 80 тысяч номеров, количество РАТС не превышает 8. РАТС соединяются односторонними соединительными линиями. Принцип построения сети по типу «каждая с каждой» используется, когда средняя емкость сети имеет до 80 тысяч номеров, количество РАТС не превышает 8. РАТС соединяются

односторонними соединительными линиями.

Нумерация пятизначная: первая цифра - код РАТС (не мо­жет принимать значений 0 и 8, остальные - цифры внутристанционный номер. Нумерация внутри АТС начинается с 00-00 и заканчивается - 99-99 (рисунок 1.22 ,б).

На сетях большой емкости строятся станции с узлообразованием: районированные ГТС с УВС

Рисунок 1.21 – Построение телефонных сетей: