щение, как правило, в той форме, которая представляется на выходе ис­ ходного источника, в системе передачи оказываются необходимыми такие технические средства, как демодулятор, декодер, которые осуществляют обратное преобразование высокочастотных сигналов в аналоги первич­ ных, низкочастотных сигналов в аналоги исходных сообщений (например, с помощью динамика, кинескопа и т.д.).

2.2. Системы связи

Совокупность технических средств (аппаратно-программных) и среды распространения, требуемых для передачи сообщения от источника к по­ лучателю, называют системой связи. В функциональных схемах и их ре­ ализациях такие узлы, как кодер и модулятор, объединяют в передающем устройстве; аналогично демодулятор и декодер объединяются в едином устройстве - приемнике. Типичная функциональная схема, включающая в себя основные узлы системы связи, представлена на рис. 2.1. Указан­ ная здесь линия связи, во многих случаях отождествляемая с каналом пе­ редачи, предназначена для передачи сигналов с минимально возможной потерей их интенсивности от передатчика к приемнику. В системах элек­ трической связи линия связи, в частности, это пара проводов, кабель или волновод, в системах радиосвязи - область пространства, в которой рас­ пространяются электромагнитные волны от передатчика к приемнику.

В линии связи локализована неизбежно присутствующая в системе связи помеха и<Д приводящая к случайному непредсказуемому искаже­ нию формы передаваемого сигнала.

Рис. 2.1. Обобщ енная структурная схема системы электросвязи

Приемник обрабатывает принятый сигнал x(t), искаженный поме­ хой, и восстанавливает по нему переданное сообщение u(t). Обычно в приемнике выполняются операции, обратные тем, которые были осуществлены в передатчике.

Каналом связи принято называть совокупность технических средств, служащих для передачи сообщения от источника к потребителю. Этими средствами являются передатчик, линия связи и приемник.

Канал связи вместе с источником и потребителем образуют сис­ тему передачи и обработки информации. Различают системы пере­ дачи дискретных сообщений (например, система телеграфной связи) и системы передачи непрерывных сообщений (системы радиовеща­ ния, телевидения, телефонии и т.п.). Существуют также системы свя­ зи смешанного типа, в которых непрерывные сообщения передаются дискретными сигналами. К таким системам относятся, например, сис­ темы импульсно-кодовой модуляции.

При передаче сообщений в одну сторону от отправителя к полу­ чателю, или от «точки к точке» используется двухточечный односто­ ронний канал связи. Если источник и получатель поочередно меняются местами, то для обмена сигналами необходимо использовать поочеред­ ный двухсторонний канал связи, допускающий передачу как в одну, так и в противоположную сторону (полудуплексный режим). Большие возможности для обмена предоставляет одновременный двусторон­ ний канал связи, обеспечивающий одновременную передачу сигналов в противоположных направлениях (дуплексный режим).

Система связи называется многоканальной, если она обеспечивает взаимонезависимую передачу нескольких сообщений по одному об­ щему каналу связи.

При необходимости обмена сообщениями между многими отпра­ вителями и получателями, называемыми в этом случае пользователя­ ми или абонентами, требуется создание систем передачи сообщений (СПС) с большим числом каналов связи. Это приводит к концепции системы передачи и распределения сообщений (СПРС), т.е. системы связи в широком смысле. Такую систему обычно называют сетью свя­ зи (электросвязи), сетью передачи информации или сетью передачи сообщений. Примером СПРС является полносвязная сеть (рис. 2.2), где оконечные пункты (ОП) подключены друг к другу по принципу «каждый с каждым».

Данная сеть является некоммутируемой, и связь между абонентами осуществляется по постоянно закрепленным (некоммутируемым) каналам. Распределение информации в таких сетях обеспечивается специальными

методами доступа или процедурами управ­ ления передачей информации, служащими для уведомления о том, какие абоненты бу­ дут осуществлять обмен сообщениями. При увеличении числа абонентов в многоточеч­ ной сети значительно возрастают задержки в передаче информации, а в полносвязных сетях существенно увеличиваются число линий связи и объем аппаратуры. Разреше­ ние этих проблем связано с использованием

коммутируемых сетей СПРС, ще абоненты связываются между собой не непосредственно, а через один или несколько узлов коммутации (УК).

Таким образом, коммутируемая СПРС представляет собой сово­ купность ОП, узлов коммутации и соединяющих их линий связи.

Основная задача современных СПРС - обеспечение широкого круга пользователей (людей или организаций) разнообразными ин­ формационными услугами, в число которых входит в первую очередь эффективная доставка сообщений из одного пункта в другой, удовлет­ воряющая требованиям по скорости, верности, времени задержки, надежности и стоимости.

Статистические характеристики потока вызовов изучаются мето­ дами теории массового обслуживания, в частности теории телетрафика. Эта теория позволяет установить требования к устройствам коммута­ ции и числу линий, при которых гарантируется удовлетворительное ка­ чество связи при заданном проценте отказов или времени ожидания.

Так, например, нагрузка телефонной сети зависит от количества, времени возникновения и продолжительности телефонных разговоров.

Под интенсивностью нагрузки понимается математическое ожи­ дание поступающей нагрузки, отнесенное к единице времени (в теле­ фонии - 1 ч). За единицу измерения интенсивности нагрузки прини­ мается эрланг (1часо-занятие). В течение суток нагрузка изменяется, час наибольшей нагрузки называют ЧНН. Каждый абонент в среднем дает нагрузку в интервале 0 ,0 6 ........0,15 Эрл. По этим значениям рас­ считывается телефонная сеть и ее коммутационные системы.

Источником информации в системе связи (см. рис. 2.1) является отправитель сообщения, а потребителем - ее получатель. В одних сис­ темах передачи информации источником и потребителем информации

может быть человек, а в других - различного рода автоматические ус­ тройства, компьютеры и т.д.

Преобразование сообщения в сигнал включает три операции:

-преобразование из неэлектрической формы в электрическую;

-первичное кодирование;

-преобразование с целью согласования характеристик сигнала

схарактеристиками канала связи.

Эти три операции могут быть независимыми либо совмещенными. На первом этапе сообщение с помощью датчиков преобразуется в

электрическую величину - первичный сигнал.

Основными первичными сигналами электросвязи являются: теле­ фонный (речевой), звукового вещания, факсимильный, телевизионный, телеграфный, передачи данных (например, ввод текста с клавиатуры).

Для того чтобы принятое сообщение наиболее точно соответствовало переданному, целесообразно осуществлять передачу сигналов в дискрет­ ной форме. Аналоговые сигналы преобразуются в дискретные в процессе квантования, при котором непрерывная область значений сигнала подраз­ деляется на дискретные области так, что все значения сигнала, попадаю­ щие в одну из этих областей, заменяются одним дискретным значением. Квантование при этом проходит не только по какому-то параметру сигна­ ла, например по амплитуде, но еще и по времени.

Второй этап преобразования сообщения в сигнал - кодирование - заключается в преобразовании букв, чисел, знаков в определенные сочетания элементарных дискретных символов, обозначаемых кодовы­ ми комбинациями или словами. Правило этого преобразования называ­ ется кодом. Целью кодирования, как правило, является согласование источника сообщений с каналами связи, обеспечивающее либо мак­ симально возможную скорость передачи информации, либо заданную помехоустойчивость. Согласование осуществляется с учетом статисти­ ческих свойств источника сообщений и характера воздействия помех.

На третьем этапе осуществляется преобразование первичных сиг­ налов u(t) в сигналы, удобные для передачи по линии связи (по форме, мощности, частоте и т. д.). Эти операции выполняются в передатчике. В простейшем случае передатчик может содержать усилитель первич­ ных сигналов или только фильтр, ограничивающий полосу передавае­ мых частот. В большинстве случаев передатчик—генератор переносчика (несущей) и модулятор. Процесс модуляции заключается в управлении