Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Чернівецький національний університет

імені Юрія Федьковича

Системи документального зв’язку

Навчальний посібник

Укладач Ю.О. Ушенко

Чернівці

Чернівецький національний університет

2

011

УДК 621.394 (075.8)

ББК 32.88я73

C 409

Друкується за ухвалою редакційно - видавничої ради Чернівецького національного університету

ім. Юрія Федьковича

Рецензенти : Махній В.П., доктор фіз.-мат. наук,

професор (ЧНУ)

Підкамінь Л.Й., кандидат фіз.-мат. наук,

доцент (ЧНУ)

C 409 Системи документального зв’язку : навчальний посібник / укл. Ю. О. Ушенко. – Чернівці : Чернівецький нац. ун-т, 2011. – 120 с.

Посібник розкриває основні методи та алгоритми побудови й функціонування систем документального електрозв’язку і містить наступні питання: короткі історичні відомості, загальну термінологію й класифікацію систем документального зв'язку, основи модемного, факсимільного й телеграфного зв'язку. Також розглянуто мережі документального зв'язку та технологію електронного цифрового підпису.

Для студентів старших курсів, які навчаються за спеціальністю «Інформаційні мережі зв’язку».

УДК 621.394 (075.8)

ББК 32.88я73

 Чернівецький національний

університет, 2011

Зміст

Передмова...........................................................................................4

Вступ...................................................................................................6

1. Класифікація систем документального електрозв’язку.............9

1.1. Служби ДЕЗ.............................................................................9

2. Системи передавання дискретної інформації...........................13

3. Двійкове кодування.....................................................................15

4. Дискретні сигнали.......................................................................18

5. Стики.............................................................................................29

6. Обмін інформацією між АЗКД. Стик С1...................................33

7. Імпульсні двійкові сигнали.........................................................34

8. Передавання двійкових сигналів через канали тональної частоти..............................................................................................38

9. Види модуляції.............................................................................39

10. Поділ каналів передавання при дуплексному зв'язку............47

11. Протоколи модуляції.................................................................49

12. Кодування інформації...............................................................56

13. Взаємодія КОД і АЗКД.............................................................58

14. Передавальний телеграфний пристрій....................................60

15. Приймальний телеграфний пристрій.......................................64

16. Передавання дискретної інформації........................................66

17. Способи реєстрації посилань....................................................69

18. Пристрої фазування...................................................................73

19. Підвищення достовірності передавання дискретної інформації.........................................................................................84

20. Мікропроцесори в системах документального зв'язку..........89

21. Системи факсимільного зв'язку................................................91

22. Мережі документального зв'язку.............................................97

23. Комутація пакетів....................................................................101

24. Еталонна модель взаємодії відкритих систем.......................103

25. Канальний рівень.....................................................................105

26. Протокол Х. 25.........................................................................106

27. Стек протоколів TCP/IP..........................................................108

28. Електронний цифровий підпис у системах документального електрозв’язку................................................................................112

Висновок.........................................................................................118

Список літератури.........................................................................119

Передмова

У навчальному посібнику зібраний матеріал, призначений, передусім, для студентів спеціальності "Інформаційні мережі зв’язку", які вивчають курс "Системи документального зв’язку". Увесь матеріал розбитий на розділи, які можна об'єднати в такі групи: загальні відомості та класифікація систем документального зв'язку, двійкове кодування та двійкові сигнали, методи передавання інформації через канали тональної частоти, системи телеграфного зв'язку, забезпечення синхронізації та фазування при передаванні інформації, системи факсимільного зв'язку та мережі передавання даних.

Загальні відомості про документальний зв'язок розкривають предмет, що розглядається в посібнику. Викладаються короткі історичні відомості, сучасне місце й функції документального зв'язку.

У розділах про двійкове кодування й двійкові сигнали розглядаються методи подання інформації, її характеристики та сигнали, за допомогою яких інформація може передаватися між різними об'єктами.

У розділах, об'єднаних у групу "Методи передавання інформації через канали тональної частоти", знаходиться матеріал про способи використання телефонних каналів для організації каналів передавання даних. Розглядаються протоколи серії V, способи модуляції. Також розглянуті питання використання телефонного дроту між абонентом і АТС для створення високошвидкісних каналів передавання даних за технологіями ISDN і DSL.

Оскільки основою документального зв'язку послужив телеграфний зв'язок, то в навчальному посібнику приділяється увага цій тематиці. Системам телеграфного зв'язку присвячені розділи, що пояснюють принципи побудови телеграфної передавальної та приймальної апаратури. Розглянуті варіанти реалізації схемотехніки деяких вузлів телеграфної апаратури. Після вивчення системи телеграфного зв'язку викладаються способи синхронізації й фазування при передаванні даних.

У розділі про системи факсимільного зв'язку розглянутий матеріал про способи передавання документів, поданих у вигляді нерухомих зображень. Наводяться відомості про основні характеристики систем передавання нерухомих зображень і способи синхронізації. Також розглядаються методи аналізу та синтезу зображень.

Розділи про мережі передавання даних містять відомості про топологію мереж, методи передавання інформації по мережах. Розглядається багаторівневе зображення взаємодії вузлів мережі. Наводяться короткі відомості про мережеві протоколи Х.25, TCP/IP.

Також наведено основні відомості про використання технології електронного цифрового підпису.

Вступ

Історія практичного документального зв'язку починає свій відлік із 1792 року. Під час Великої французької революції (1789-1794) виникла гостра необхідність у швидкому передаванні повідомлень на великі відстані. І в 1794 р. під керівництвом французького винахідника-механіка Клода Шаппа була побудована перша семафорна лінія передавання завдовжки 225км між Парижем і Ліллем, яка складалася з 22 станцій. Кожна станція була вежею, на яку встановлювалися рухливі рейки, що дозволяло відтворювати 196 різних знаків. Уночі на сигнальних планках запалювалися вогні. Усю лінію сигнал проходив за 2 хвилини.

Спочатку прилад для передавання повідомлень називався "тахиграф" (“швидкописець”), надалі він почав називатися "телеграф" (“відтворювач записів на відстані”). Перше практичне застосування отримав оптичний телеграф. Ідея оптичного телеграфу була запропонована англійцем Робертом Гуком у 1684 р. Щонайдовша у світі лінія оптичного телеграфу, що проходила від Петербурга до Варшави, була побудована в 1839 р. і проіснувала до 1854 р. Лінія складалася з 149 станцій. Відстань у 1200 км сигнал проходив за 15 хвилин.

Оптичний телеграф проіснував 60 років, що пояснюється його простотою й надійною роботою. Проте швидкість передавання оптичного телеграфу була дуже низькою. Телеграма зі 100 сигналів із Петербурга до Варшави передавалася 35 хвилин. При атмосферних явищах, що знижують пряму видимість, спостерігалося збільшення помилок у передаванні. Крім того, була відсутня скритність передавання. У зв'язку з цим розроблялися способи кодування переданої інформації. З середини XIX ст. до телеграфу стали висуватися такі вимоги, як швидкість, надійність, достовірність і скритність. Задовольнити такі вимоги для передавання телеграфних повідомлень можна було тільки з використанням електромагнітних явищ.

Винаходу електричного телеграфу сприяла велика дослідницька робота в галузі електрики. Основні завдання, які були розв’язані, – це створення дротяних прототипів сучасних багатожильних кабельних з'єднань, розробка ізоляційних матеріалів, винахід джерела постійного струму в 1800 р. Вольтом, досліди Ерстеда, що вивчали дію електричного струму на магнітну стрілку, і багато інших.

Краща практична пропозиція електричного телеграфу належить баронові Павлу Львовичу Шиллінгу. Перше випробування його телеграфу пройшло увечері 21 жовтня 1832 р. на Царицином лугу в Петербурзі. Нині перший телеграф Шиллінга зберігається в Центральному музеї зв'язку ім. А. С. Попова в Санкт-Петербурзі. Шиллінгом була розроблена двозначна телеграфна азбука й система шифрування повідомлень. Протяжність лінії складала 9 км.

У 1837 р. американським художником і винахідником Семюелем Морзе були запропоновані телеграфний апарат, здатний записувати повідомлення, що приймається, на паперову стрічку, і телеграфна азбука, що складається з точок і тире. Пропускна здатність телеграфної системи Морзе складала 509 слів на годину. Проте практичне застосування знайшов записуючий апарат російського вченого Бориса Семеновича Якобі, винайдений в 1839 р. У 1850 р. Якобі створив літеродрукувальний телеграфний апарат.

З середини XIX ст. почалося будівництво телеграфних мереж. До 1860 р. загальна протяжність телеграфних ліній Росії досягла 27 тис. км. Найпротяжніша телеграфна лінія у світі пов'язувала Москву з Владивостоком і була відкрита в 1871 р.

У 1876 р. був винайдений телефон, а в 1895 р. А.С. Поповим уперше у світі проведений перший радіозв'язок. З цими винаходами пов'язаний етап розвитку тональної й безпровідної телеграфії. Великий розвиток отримали методи частотного й часового ущільнення каналів зв'язку. Довгий час телефонія й телеграфія розвивалися паралельно. З часом телеграф запозичив у телефону метод комутації каналів, внаслідок чого з'явилася можливість зв'язуватися між абонентами безпосередньо. Пізніше в телеграфії була створена система з комутацією повідомлень. У ХХ ст. телеграфна мережа була автоматизована й нині є комбінацією мереж із комутацією каналів і комутацією повідомлень. Повне зникнення телеграфу не сталося з тієї причини, що повідомлення, яке передається телеграфною мережею, має юридичну силу і є документом.

Разом із передаванням текстових повідомлень телеграф використовувався для передавання нерухомих зображень. Перші пристрої фототелеграфування були запропоновані в 40 - 50-х р. XIX ст. Перші практичні апарати для передавання нерухомого зображення з'явилися на початку ХХ ст. До цього часу вдалося розв’язати важливі проблеми синхронізації двох віддалених фототелеграфів.

У середині ХХ ст. з'явилися електронні обчислювальні машини (ЕОМ). Можливість довготривалого зберігання даних, а також спрощення способу введення–виведення інформації дозволило використовувати ЕОМ як термінальне устаткування вузлів зв'язку. ЕОМ дозволяють передавати дані з істотно вищою швидкістю, ніж телеграф, а також здатні забезпечити високий ступінь захисту повідомлень, що передаються. Обчислювальні машини об'єднувалися в мережі, дані в яких передавалися за спеціальними протоколами. З'явилася пакетна комутація. Можливість подання тексту, графіки, звуку, рухливого зображення в цифровому вигляді зробила до теперішнього часу служби передавання даних універсальним середовищем передавання документації, відображеної в будь-якому вигляді. Служби передавання даних поступово поглинають телеграфні, телефонні й телевізійні служби.