Лекція 1 П ринципи побудови телекомунікаційних мереж, основні поняття й визначення Основні поняття й визначення.

Питання:

1. Основні поняття й визначення. Класифікація систем електрозв'язку

2. Первинні сигнали електрозв'язку і їхні фізичні характеристики

Телефонні (мовні) сигнали

Сигнали звукового мовлення

Факсимільні сигнали

Телевізійні сигнали

3. Загальні принципи побудови телекомунікаційних мереж, основні поняття й визначення

4. Структура мереж електрозв'язку?

5. Основні топології телекомунікаційних мереж.

6. Принципи побудови взаємопов'язаної мережі зв'язку

Основні поняття й визначення.

Класифікація систем електрозв'язку

Сучасні телекомунікаційні системи й мережі представляють складний комплекс різноманітних технічних засобів, що забезпечують передачу різних повідомлень на будь-які відстані із заданими параметрами якості. Основу телекомунікаційних систем становлять багатоканальні системи передачі по електричним, волоконно-оптичним кабелям і радіолініям. На основі систем передачі будується телекомунікаційна мережа країни, реалізована у вигляді комплексів технологічно сполучених мереж електрозв'язку загального користування, відомчих та приватних мереж електрозв'язку, охоплена загальним централізованим керуванням, і називається взаємопов'язаною мережею.

Взаємопов'язана мережа зв'язку як інформаційне транспортне середовище крім мереж передачі звичних повідомлень дозволяє створити:

1. цифрову мережу зв'язку з інтеграцією служб, що забезпечують повністю цифрові з'єднання між кінцевими пристроями (терміналами) для надання абонентам широкого спектра послуг з передачі телефонних і нетелефонних повідомлень, доступ до яких здійснюється через обмежений набір стандартизованих багатофункціональних інтерфейсів;

2. інтелектуальну мережу, що може надати абонентам розширений набір послуг, наприклад, встановлення телефонного з'єднання з оплатою за рахунок викликуваного абонента, виклик по кредитній карті, спілкування по скороченому наборі номера, телеголосування й ін.;

3. стільникові мобільні мережі зв'язку, що надають абонентові можливість одержати послуги зв'язку в будь-якому місці;

4. широкосмугові цифрові мережі з інтеграцією послуг зі швидкістю обміну інформацією понад 140 Мбіт/с;

5. високошвидкісні мережі на основі транспортування інформації за допомогою технології асинхронного режиму переносу (Asynchronous Transfer Mode - ATM) і ін.

Розвиток людської цивілізації цей безперервний і динамічний розвиток засобів спілкування від особистого до суспільного, від примітивних засобів до створення глобальних телекомунікаційних систем і мереж, що забезпечують передачу, прийом, обробку, розподіл і зберігання різної інформації.

Під інформацією розуміється сукупність відомостей про події, явища, процеси, поняттях і фактах, предметах і особах незалежно від форми подання.

Телекомунікаційні системи - це комплекс технічних засобів, що забезпечують електричний зв'язок (електрозв'язок) певного типу.

Зв'язок (communіcatіon) - обмін інформацією або пересилання інформації за допомогою засобів, що функціонують відповідно до погоджених правил.

Вищенаведені визначення містять знакові слова: повідомлення, сигнал, сигнал електрозв'язку.

Повідомлення - форма подання інформації для передачі її від джерела інформації до споживача. Стосовно до сфери телекомунікацій повідомлення - це інформація, передана за допомогою електромагнітних сигналів засобами електрозв'язку.

Сигнал - матеріальний носій або фізичний процес, що відбиває (несучий) передане повідомлення.

Класифікація сигналів може бути най різноманітною, але особливий інтерес становляють електричні сигнали, що представляють електричні напруги або струми, зміна параметрів яких у часі відбиває передане повідомлення.

До електричних сигналів належать:

1. телефонні,

2. телеграфні,

3. факсимільні сигнали,

4. сигнали передачі даних,

5. сигнали телевізійного й звукового мовлення,

6. сигнали телеконтролю й телекерування.

З поняттям телекомунікаційні системи тісно зв'язана поняття телекомунікаційні мережі, що представляють сукупність пунктів, вузлів і ліній (каналів, трактів) їх з'єднуючих.

Телекомунікаційні системи й телекомунікаційні мережі, взаємодіючи один з одним, утворять систему електрозв'язку - комплекс технічних засобів, що забезпечують електрозв'язок певного виду.

Класифікація систем електрозв'язку досить різноманітна, але в основному визначається видами переданих повідомлень, середовищем поширення електричних сигналів і способами розподілу інформації

Телекомунікаційні системи й мережі представляють сукупність технічних засобів, що здійснюють наступні операції при передачі повідомлення від джерела до одержувача:

1. перетворення повідомлення, що надходить від джерела повідомлення (ИС) у сигнал електрозв'язку;

2. перетворення сигналів електрозв'язку у форму, зручну для передачі й одержувача повідомлення (ПС);

3. сполучення сигналів електрозв'язку з каналами передачі й станціями комутації (СК), встановлених в кінцевих пунктах (ОП) або вузлах зв'язку.

Рис. 1. Класифікація систем електрозв'язку по видах переданих повідомлень і середовища поширення

Узагальнена структурна схема взаємодії телекомунікаційних систем і мереж представлена на рисунку, де прийняті наступні позначення:

ИС - джерело повідомлення (інформації);

ПР1 - перетворювач повідомлення в первинний електричний сигнал;

СК - станція комутації, що представляє сукупність комутаційної й керуючої апаратури, що забезпечує встановлення різного виду з'єднань (місцеві, міжміські, міжнародні, вхідний, вихідний і транзитні) і що реалізує певний метод комутації (комутація каналів, комутація повідомлень або комутація пакетів);

ОС1 - устаткування сполучення, що здійснює перетворення первинних сигналів у лінійні електричні сигнали, фізичні характеристики яких погоджуються з параметрами передачі середовища поширення - СРП;

ОС-1 - устаткування сполучення, що здійснює перетворення лінійних електричних сигналів у вихідні первинні сигнали;

ПР-1 - перетворювач первинного сигналу в повідомлення;

ПС - одержувач повідомлення.

Рис. 2. Взаємодія телекомунікаційних систем і мереж

Комплекс технічних засобів і середовища поширення, що забезпечує передачу первинного сигналу в певній смузі частот або з певною швидкістю передачі між мережними станціями або мережними вузлами, називається каналом передачі.

Лінійні сигнали при проходженні по середовищу поширення випробовують ослаблення (загасання), піддаються різного роду перекручуванням і перешкодам. Для усунення впливу цих факторів на якість передачі сигналів, через певні відстані залежно від виду системи передачі встановлюються підсилювачі, регенератори або ретранслятори, які разом із середовищем поширення утворять лінійний тракт системи передачі.

Первинні сигнали електрозв'язку і їх фізичні характеристики

Первинні сигнали електрозв'язку

Електричний сигнал, одержуваний на виході перетворювача повідомлення , називається первинним сигналом електрозв'язку.

Параметр первинного сигналу Х(t), зміна величини якого однозначно відображає передане повідомлення, називається інформаційним параметром. Таким параметром, наприклад, може бути амплітуда, частота або фаза гармонійного електричного сигналу; амплітуда, тривалість або фаза імпульсів періодичної послідовності; структура й розрядність кодових комбінацій і ін.

Первинний сигнал у структурі телекомунікаційних систем і мереж (ТКСС) є об'єкт транспортування, тому що він повинен бути переданий по каналі від передавача до приймача. ТКСС представляє техніку транспортування сигналу, а телекомунікаційні мережі - специфічну транспортну мережу. Тому для встановлення співвідношень між параметрами й характеристиками первинних сигналів і властивостями каналів передачі вводять такі параметри й характеристики первинних сигналів, які просто виміряти й по яких можливо визначити умови їхньої передачі з мінімальними перекручуваннями й максимально можливою захищеністю.

Першим таким параметром є тривалість первинного сигналу Тс, що визначає інтервал часу, у межах якого сигнал існує.

Наступним параметром первинного сигналу є його середня потужність.

Первинний сигнал характеризується максимальною потужністю під якою розуміється потужність еквівалентного синусоїдального сигналу з амплітудою Uт, що перевищується миттєвими значеннями змінної складової сигналу з певною малою ймовірністю .

Середня й максимальна потужності сигналу повинні бути такими, щоб при проходженні сигналу по каналі передачі не перевищувалися припустимі значення, що забезпечують неспотворену передачу сигналів для правильного відтворення переданого повідомлення на прийомі.

Можливий розкид потужностей первинного сигналу в конкретній крапці каналу характеризується динамічним діапазоном, що є різницею максимальної (пікової) і - мінімальної потужності сигналу в одній і тій же точці каналу.

Перевищення максимальної потужності сигналу середньої потужності називається пік-фактором.

Первинні сигнали електрозв'язку є неперіодичними функціями часу. Таким сигналам відповідає суцільний спектр, що містить нескінченне число частотних складових. Однак завжди можна вказати діапазон частот, у межах якого зосереджена основна енергія сигналу (не менш 90 %). Цей діапазон ще називають ефективно переданою смугою частот сигналу.

Добуток трьох фізичних параметрів первинного сигналу: тривалості Тс, динамічного діапазону і ефективно переданої смуги частот називається об’ємом первинного сигналу.

Важливим параметром первинного сигналу є його потенційний інформаційний об’єм або кількість інформації , за одиницю часу.

Класифікація первинних сигналів

Класифікація первинних сигналів різноманітна, але найбільше застосування знайшла класифікація по виду переданих сигналів і по виду переданих повідомлень. Класифікація по виду сигналів охоплює:

1. аналогові,

2. дискретні

3. цифрові сигнали,

4. вузькосмугові

5. широкосмугові.

Аналоговим (безперервним) сигналом називається сигнал електрозв'язку, у якого величина що представляють (інформаційних) параметрів може приймати безперервну безліч станів.

Дискретним називається сигнал електрозв'язку, у якого величина одного з параметрів, що представляють, квантуется, тобто має рахункова безліч станів.

Цифровим називається сигнал електрозв'язку, у якого рахункова безліч величин одного з параметрів, що представляють, описується обмеженим набором кодових комбінацій. Прикладами таких сигналів є: сигнали передачі даних і телеграфії, сигнали телеконтролю й телекерування, телемеханіки й ін.

Якщо відношення граничних частот ефективно переданої смуги частот первинного сигналу F_маx/F_мin<2, то такі сигнали називаються вузькосмуговими, а якщо F_маx/F_мin»2, то такі сигнали називаються широкосмуговими.

Класифікація первинних сигналів по виду переданих повідомлень охоплює:

1. телефонні (мовні) сигнали й сигнали звукового мовлення,

2. сигнали передачі даних і телеграфії,

3. телевізійні сигнали

4. факсимільні сигнали,

5. сигнали телемеханіки, телекерування й телеконтролю, що є часткою случаємо сигналів передачі даних.