книги из ГПНТБ / Коган В.С. Телеграфия и основы передачи данных учебник

передатчика Пер и приемника Пр. В передатчике, имеющем кла­ виатуру типа пишущей машинки, механические комбинации нажа­ тия клавиши превращаются в электрические дискретные сигналы, поступающие в линию. В приемнике электрические сигналы посту­

В состоянии покоя по телеграфной цепи все время протекает ток и якоря электромагнитов приемников обоих аппаратов притя­ нуты. Телеграфист, работающий на аппарате, замыкает и размы­ кает телеграфную цепь, в результате изменяется положение элек­ тромагнитов приемников обоих аппаратов, вследствие чего пере­ даваемые знаки записываются на лентах обоих аппаратов: на пе­ редающем аппарате для контроля, а на приемном аппарате запи­ сываются принимаемые сигналы.

10

Два телеграфных аппарата могут быть соединены друг с дру­ гом следующими способами:

1) Каждый из аппаратов может быть поочередно передающим или принимающим. Такой способ называется с и м п л е к с н ы м .

2) Два телеграфных аппарата соединены так, что каждый из них может быть одновременно и передающим и приемным. Такой способ телеграфной связи называется д у п л е к с н ы м . Дуплекс­ ное телеграфирование обеспечивает лучшее использование аппа­ ратов и линии, поэтому применяется на связях с большой наг­ рузкой.

Под к а н а л о м связи понимается совокупность линейных, коммутирующих и других технических средств, обеспечивающих передачу информации. Все телеграфные каналы можно подразде­ лить на м е с т н ы е и м е ж д у г о р о д н ы е . С помощью мест­ ных каналов телеграфный аппарат подключается к ближайшей телеграфной станции. В качестве местных телеграфных каналов чаще всего используются две жилы городского телефонного кабе­ ля, средние точки трансформаторов телефонных цепей (схема Пи­ кара) и каналы частотного телеграфирования.

На рис. 1.4 показана простейшая схема связи телеграфного аппарата, установленного в городском отделении связи ГО, с те­ леграфным аппаратом, установленным на Центральном телеграфе ЦТ. Как показано на схеме, вторая жила кабеля данной кабельной пары заземляется на ЦТ. Этим обеспечивается уменьшение влия­ ния на соседние пары кабеля (токи по жилам с заземлением идут, как показано стрелками, в противоположных направлениях, что снижает помехи). Заземление жилы вызвано тем, что в качестве источника постоянного тока в телеграфии применяют источники (аккумуляторные батареи и выпрямительные устройства) с зазем­ лением противоположного полюса.

На рис. 1.5 приведена схема организации телеграфной связи по средней точке трансформаторов телефонной цепи. Такая схема является простейшим видом уплотнения телефонной цепи: к дей­ ствующему телефонному каналу тональной частоты дополнитель­ но организуется телеграфный канал. Двухпроводная цепь к теле­ фонным аппаратом Тф1 и Тф2 подключается через обмотки диффе­ ренциального линейного трансформатора ЛТр! и ЛТр2, в средние точки вторичных обмоток которых включаются линии от телеграф­ ных аппаратов Ti и Т2. При работе телеграфного аппарата, напри­ мер, Т1 , постоянный ток / 1 в средней точке ЛТр[ разветвляется на два одинаковых по величине, но противоположно направленных тока /'[ и I"ь поэтому при абсолютном равенстве величин токов индуктивное влияние телеграфных токов на телефонный аппарат Тф! равно нулю. Аналогичное явление происходит на противопо­ ложном конце цепи. Телеграфный ток замыкается через Т2 на зем­ лю. Качество связи улучшается благодаря применению фильтров нижних частот ФНЧ, которые уменьшают взаимное влияние теле­ фонных и телеграфных цепей.

11

В качестве местной линии на районных н внутриобластных те­ леграфных связях используется и однопроводная стальная воздуш­ ная линия, по которой со станции подается напряжение. После подключения телеграфного аппарата линия заземляется.

Рис. 1.5. Телеграфная связь, организованная по средней точке транс­ форматора телефонной цепи

В качестве междугородных телеграфных каналов используют­ ся, как правило, каналы частотного телеграфирования и в редких случаях — каналы постоянного тока: воздушные линии или схемы Пикара. В некоторых случаях в качестве .междугородных каналов используются радиоканалы, схема организации такой связи пока­ зана на рис. 1.6. Телеграфные сигналы с передающего телеграф-

Рис. 1.6 Принцип телеграфирования по радиоканалам

ного аппарата Ti поступают на радиостанцию РПер, где происходит преобразование сигналов постоянного тока в импульсы токов вы­ сокой частоты. Эти импульсы с антенны А излучаются в эфир в направлении к приемной станции Рпр. На приемной радиостанции происходит обратное преобразование, и сигналы постоянного тока с радиостанции направляются в телеграфный аппарат Тг-

1.2. ПАРАМЕТРЫ ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ И КОДИРОВАНИЕ

На рис. 1.2 показана форма дискретного сигнала, передавае­ мого в канал связи. Если дискретный сигнал может принимать только два различных значения (на рис. 1.2 — значение токового

«О». Основные параметры двоичного дискретного сигнала пояс­ няются на рис. 1.7. Фиксированное дискретное значение параметра

12

тервал времени между двумя соседними значащими моментами на­ зывается з н а ч а щ и м и н т е р в а л о м . Минимальный интервал времени, которому кратны продолжительности значащих интерва­ лов, называется е д и н и ч н ы м и н т е р в а лом.

При передаче информации необходимо знаки передаваемого сообщения преобразовать в комбинации электрических сигналов, а при приеме полученные электрические сигналы — в знаки печат­ ного текста. Процесс преобразования сообщения в сигналы назы­ вается к о д и р о в а н и е м . К о д о м называют систему соответ^ ствия между знаками сообщения и сигналами, при помощи кото­ рых эти знаки передаются.

В первых телеграфных аппаратах кодировали и декодировали сообщение сами телеграфисты. Так, например, в телеграфном ап­

Основой любого кода является кодовая таблица, в которой каждому знаку сообщения соответствует определенная кодовая комбинация, т. е. совокупность единичных элементов.

В кодовой таблице на рис. 1.8 (см. стр. 14) показаны знаки кода Морзе. Код Морзе является неравномерным, так как длина кодовых комбинаций для различных знаков различна. При этом наиболее часто встречающимся буквам (например, Е, И, А и др.) присвоены наиболее короткие комбинации. Длительность каждой кодовой комбинации определяется числом единичных элементов в ней. Для кода Морзе самый короткий сигнал — «точка». Тире равно трем точкам, а интервал между комбинациями равен точке. По окончании кодовой комбинации одного знака дается интервал, рав­ ный трем точкам. Поэтому передача даже самой короткой комби­ нации — буквы Е — занимает время, соответствующее передаче четырех точек, буквы Л — восьми точек и т. д. В среднем считает­ ся, что по коду Морзе для передачи каждого знака требуется 9,5 единичного элемента. Такой тип кода является двоичным, так как кодирование производится с помощью двух различных знаков: точек и тире. Итак, код Морзе — двоичный, неравномерный.

В буквопечатающих аппаратах процессы кодирования и деко­ дирования сообщений выполняются автоматически. Поэтому для

13

таких аппаратов более экономичным и удобным является равно­ мерный код, в котором для каждого знака требуется одно и то же количество единичных элементов, а знаки отличаются друг от дру­ га по различному сочетанию единичных элементов. Наибольшее распространение получили двоичные равномерные коды.

Одним из таких наиболее распространенных кодов является международный код № 2 (табл. 1.1). Этот код применяется в боль­ шинстве буквопечатающих телеграфных аппаратов. Международ­ ный код № 2 является равномерным двоичным пятиэлементным кодом, т. е. в каждой комбинации содержится пять единичных эле­ ментов, имеющих одинаковую длительность. В табл. 1.1 кода № 2 цифрой 1 обозначен токовый сигнал, а цифрой 0 — бестоковый. Двоичный равномерный код строится следующим образом: для передачи букв русского алфавита их порядковые номера выра­ жаются цифрами в двоичной системе счисления и передаются с помощью кодовых комбинаций. При двоичной системе любое чис­ ло можно выразить комбинацией из двух цифр — 0 и 1, а если бы применялась десятичная система счисления, то каждое число надо было бы выражать комбинацией из десяти цифр — 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Двоичные коды позволяют использовать в устройствах связи наиболее простые двоичные элементы — реле, триггеры и т. д., поэтому наибольшее применение в настоящее время и полу­ чили именно двоичные коды.

Выбор кода, состоящего из пяти единичных элементов, объяс­ няется следующим образом. Каждый передаваемый сигнал тока может занимать два определенных положения — токовое и бесто-

14

Таблица 1.1

новое или положительное и отрицательное. Поэтому .при пятиэле­ ментном коде число возможных комбинаций единичных элементов К = 25 = 32. Такое количество комбинаций достаточно для передачи всех букв русского алфавита. Для передачи информации телеграф­ ные аппараты имеют несколько регистров: зарубежные аппара­

ния регистрами имеются специальные служебные комбинации. При передаче для перевода телеграфного аппарата с одного регистра на другой нужно нажать на клавишу данного регистра, на­ пример, для передачи цифр на клавишу «ЦИФ». Под действием этой комбинации (в линию посылаются сигналы 11011) срабаты­ вает регистровый механизм, обеспечивая отпечатывание цифровых знаков.

Равномерный двоичный код № 2 является более экономичным и удобным, чем код Морзе. Так, самая короткая комбинация кода Морзе буква Е содержит 4 единичных элемента, самая длинная — цифра 0 — 22 единичных элемента, в то время как все знаки кода „W 2 содержат одинаковое число единичных элементов — 5.

Код № 2 называется первичным, так как в нем все возможные комбинации используются для передачи кодовых комбинаций.

15

И з б ы т о ч н ы м и кодами называются такие коды, в которых общее число единичных элементов превышает число используемых кодовых комбинаций. В таких кодах не все возможные комбина­ ции используются для передачи информации. Все комбинации избыточных кодов разделяются на разрешенные и неразрешенные. При искажении сигнала на приеме получается неразрешенная ком­ бинация, по которой приемное устройство и выявляет ошибку.

Примером избыточного кода, с помощью которого можно обна­ ружить ошибку, является шестиэлементный код, применяемый в некоторых типах аппаратуры передачи данных. Если к каждой комбинации простого пятиэлементного кода прибавить дополни­ тельный элемент «О» или «1» с тем, чтобы общее число единиц было четным, то общее число возможных комбинаций будет 64 (26), из них 32 разрешенные и 32 неразрешенные комбинации. При не­ четном числе единиц в комбинации признак четности нарушается, и ошибка на приемном конце будет обнаружена. Достоинством та­

При телеграфировании по радиоканалам обычно применяют помехозащищенный семиэлементный код. Из 128 возможных ком­ бинаций этого кода выбирают только 35 разрешенных, в которых содержится по три «1» и по четыре «0». Таким образом, для этого кода правильно принятая комбинация имеет соотношение единич­ ных элементов 3/4. Если данное соотношение нарушается, то при­ емное устройство обнаруживает ошибку. Этот код позволяет об­ наружить практически все ошибки (необнаруженные ошибки из­ меряются долями процентов).

В качестве примера избыточного кода, широко применяемого в буквопечатающих аппаратах, предназначенных для ввода ин­ формации в вычислительные машины, можно привести междуна­ родный код № 5. Это 7(8)-элементный код, в котором 7 элемен­ тов предназначены для передачи информации, а восьмой является проверочным. Число комбинаций этого кода /С=27 = 128, а если использовать у аппарата два регистра, то общее число различных комбинаций /( = 2X128 = 256. Такое большое число комбинаций необходимо для передачи информации в электронно-вычислитель­ ные машины ЭВМ, так как при вводе в ЭВМ требуется передавать

В коде № 5 восьмой элемент добавляется к семи только в том случае, если данная комбинация имеет нечетное количество «1». Например, печатная буква А (кстати, в этом коде предусматри­ вается возможность передавать печатные и прописные буквы) имеет комбинацию 1000110 — т. е. нечетное количество «1», поэто­ му добавляется восьмой единичный элемент и кодовая комбинация для печатной буквы А будет 10001001. Прописная буква а имеет комбинацию 1000100 — т. е. четное число «1», поэтому эта кодо-

16

печивается большая, чем при последовательном способе, скорость передачи информации. Такой способ используется в основном для передачи информации между отдельными узлами одного и того же устройства передачи информации, например между узлами элек­

теризуется тем, что: 1) между любыми двумя значащими момен­ тами в одной и той же кодовой комбинации всегда имеется целое число единичных интервалов; 2) число единичных интервалов меж­ ду двумя значащими моментами, расположенными в различных кодовых комбинациях, не всегда является целым числом. Напри­ мер, на графике II рис. 1.9 между последним значащим моментом кодовой комбинации п-й группы и первым значащим моментом кодовой комбинации группы п+1 число единичных интервалов равно 0,5. Примером использования асинхронного метода переда­ чи является аппарат Морзе.

С т а р т с т о п н а я п е р е д а ч а (см. график III рис. 1.9) явля­ ется разновидностью асинхронной передачи, при которой каждой кодовой комбинации предшествует стартовый сигнал, а после каж­ дой комбинации следует столовый сигнал. Стартовая комбинация служит для подготовки приемника к приему и записи сигнала, а столовый сигнал, завершающий передачу кодовой комбинации од­ ного знака, служит для приведения приемника в состояние покоя. Асинхронность передачи в данном случае выражается в том, что длительность стопового сигнала принята равной 1,5 единичного элемента. Стартстопный способ передачи сигналов применяется в буквопечатающих телеграфных аппаратах.

18

1.4. СКОРОСТЬ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ, КОЛИЧЕСТВО ИНФОРМАЦИИ И ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ СВЯЗЕЙ

Важнейшим параметрами, характеризующими передачу дис­ кретных сигналов, являются скорость передачи, количество инфор­ мации и пропускная способность связи.

С к о р о с т ь п е р е д а ч и и н ф о р м а ц и и измеряется числом единичных элементов, передаваемых за одну секунду. Единицей измерения скорости передачи информации является Бод. Один Вод — это такая скорость, при которой за одну секунду передается один единичный интервал сигнала.

шинство буквопечатающих аппаратов, применяемых в телеграфии, работает со скоростью 50 Бод.

Рассмотрим на примере, как определяется скорость передачи информации при телеграфировании по ф-ле (1.1). Для .пятиэле­ ментного кода, применяемого в стартстопных буквопечатающих телеграфных аппаратах, значение k 'принимается равным 7,5, так как, помимо пяти единичных элементов, необходимых для переда­ чи каждого знака, в каждой кодовой комбинации передаются и две служебные комбинации — стартовая и стоповая. Причем сто­ ловый сигнал длится по времени в 1,5 раза больше, чем все ос­ тальные (подробнее о назначении служебных сигналов .при стартстопном методе телеграфирования см. в разд. 3.2). Значение N для телеграфных аппаратов определяется числом знаков, переда­ ваемых в минуту. При k = 7,5 и iV = 400 зн/мин.

Длительность единичного элемента to есть величина, обратно пропорциональная скорости телеграфирования:

Для буквопечатающих телеграфных аппаратов, имеющих скоро­ сти отлг=50-^75 Бод, to—20-7-13,3 мс. Для аппаратов Морзе ско­ рость телеграфирования зависит от квалификации телеграфиста.

ных элементов в секунду. При более высокой квалификации теле­ графиста его манипуляции на ключе будут более 'быстрыми и дли­

19