Понятие о протоколах.

Правила взаимодействия объектов одного уровня, называемые протоколами, определяют логическое взаимодействие объектов. В эталонной модели ВОС принята концепция, в соответствии с которой взаимодействие объектов одного уровня обеспечивается предоставлением ему услуг смежным нижним уровнем. Правила взаимодействия объектов смежных уровней в одной системе сети, а также межсетевого обмена информацией называют интерфейсами ВОС. В настоящее время наиболее проработаны основные стандарты МСЭ и MOC/ISO и на них ориентированы проекты крупных сетей.

Напомним, что системы связи (в том числе и радиосвязи) предназначены для передачи сообщений из одной точки пространства (местоположения) в другую через канал связи. При этом канал связи должен обладать определенными свойствами — в частности, пропускать лишь заданную полосу частот, иметь одну или несколько несущих и т. д. Для решения задачи связи приходится осуществлять целый ряд преобразований сообщений (информации). Системы связи включают в себя все основные устройства, применяемые в большинстве радиотехнических систем передачи информации. В теории связи принято следующее определение: системой связи называется совокупность технических средств для передачи сообщений от источника к потребителю. Иногда в понятие система связи включают такие элементы, как источник сообщений и потребитель.

По виду передаваемых сообщений различают системы: передачи речи (телефония); передачи данных, радиовещание, передачи подвижных изображений (телевидение); передачи текста (телеграфия); передачи неподвижных изображений, рисунков и текста (фототелеграфия); телеизмерения; телеуправления. По назначению телефонные, радиовещательные и телевизионные системы делят на вещательные, отличающиеся высокой степенью качества воспроизведения сообщений, и профессиональные, имеющие специальное применение (служебная связь, промышленное телевидение и т. д.). В системе телеизмерения физическая величина, подлежащая измерению (напряжение, температура, скорость и т. п.), с помощью датчиков преобразуется в электрический сигнал (этот сигнал называют первичным), поступающий на передающее устройство. На приемном конце переданную физическую величину или ее изменения выделяют из сигнала и наблюдают или регистрируют с помощью записывающих приборов. В системе телеуправления осуществляется передача команд для автоматического выполнения определенных действий. Часто эти команды формируют по результатам измерений, переданных телеметрической системой. Повсеместное внедрение высокоэффективных и скоростных компьютеров привело к необходимости быстрого развития систем передачи данных, обеспечивающих обмен информацией между вычислительными средствами и объектами автоматизированных систем управления и измерения. Этот вид связи по сравнению с другими отличается более высокими требованиями к скорости и верности передачи информации.

Назначение систем связи.

Рассмотрим общие принципы построения систем радиосвязи (радиоканала). Достаточно условно все существующие системы радиосвязи можно разделить на два больших класса: симплексные и дуплексные системы связи.

Рис. 6. Структурная схема организации дуплексной связи

Под симплексной связью (simplex — односторонний; связь «один-ко-всем») понимают связь между двумя пунктами, при которой в каждом из них передача и прием сообщений ведутся поочередно на одной несущей частоте. Часто симплексную связь используют для передачи информации только в одном направлении, например радиовещание, телевидение, оповещение и т. д. Дуплексная связь (duplex — двусторонний; связь «один-на-один») — двусторонняя связь между двумя пунктами, при которой передача и прием сообщений осуществляют одновременно на разных несущих частотах (рис. 6).

Сейчас применяют такую разновидность симплексной радиосвязи, как полудуплексная (half-duplex) связь или двухчастотный симплекс, когда система связи обеспечивает поочередно передачу и прием информации на двух разных несущих частотах с использованием ретрансляторов.

Отметим, что ретранслятор (от лат. translator — переносчик) — радиотехническое устройство, используемое как промежуточный приемопередающий пункт линии радиосвязи. По числу используемых каналов различают одноканальные и многоканальные системы связи (системы передачи информации). Об одноканальных системах связи уже в принципе и говорилось. Система связи называется многоканальной, если она способна обеспечить передачу нескольких сообщений по одной общей линии связи (каналу). Основная задача многоканальных систем связи — одновременная передача сообщений от многих источников, т. е. увеличение пропускной способности (часто используется термин «емкость»). Повышение эффективности использования канала связи достигается путем применения разных методов уплотнения каналов связи, за счет сокращения избыточности сообщений и организации так называемого многоканального и многостанционного доступа абонентов. Для увеличения пропускной способности большинства систем связи применяют временное и частотное у плотнение (multiplexing; от лат. multiplex — сложный, многократный) сигналов (рис. 7).

Рис.7. Структурные схемы модуляторов систем связи с уплотнением:

а — временным; б — частотным

Амплитудная, частотная и фазовая модуляция несущих колебаний позволяет строить многоканальные радиоэлектронные системы с частотным уплотнением (разделением) каналов (ЧРК), обусловленным использованием несущих колебаний с различными частотами. Достоинством системы с ЧРК является сравнительная простота и возможность передачи весьма широкополосных сообщений, например телевизионных.

Импульсная модуляция несущего колебания дает возможность разрабатывать многоканальные радиотехнические системы связи с временным уплотнением (разделением) каналов (ВРК), обладающие заметными преимуществами перед системами связи с ЧРК. К этим достоинствам относится высокая точность передачи сигналов (лучшая помехозащищенность) и возможность передавать совместно сообщения нескольких каналов в одном частотном диапазоне, поскольку сообщению каждого канала будет соответствовать своя последовательность импульсов, не перекрывающаяся с последовательностью импульсов сообщения другого канала. При временном уплотнении, благодаря тому, что сигналы передают не непрерывно, а только их отсчетами (выборками) в очень короткие временные интервалы, на одной несущей частоте можно передавать ряд различных сигналов. Для этого разные сигналы U₁(t), U₂(t) …..U_n(t), отражающие группу из n передаваемых сообщений, подают на аналоговый мультиплексор (селектор или аналоговый коммутатор) (рис. 7, а). Суммарные сигналы аналогового мультиплексора U_Σ(t) с помощью импульсного модулятора и задающего генератора переносят на частоту f₀ и через усилитель мощности подводят к передающей антенне.

Традиционно во многих радиотехнических системах передачи информации широкое применение находит частотное уплотнение сигналов, осуществляемое предварительно (перед основной модуляцией) дополнительной модуляцией на так называемых поднесущих частотах (предварительных; от англ. — subcarrier frequency) —f₁,f₂,…..f_n (рис. 7, б). Поднесущие частоты значительно превышают частоту передаваемого сигнала, но во много раз меньше несущей частоты.

При частотном уплотнении передаваемые сигналы предварительно поступают на модуляторы поднесущих частот, где осуществляется амплитудная, частотная, фазовая или другие виды модуляции.

Необходимые элементы модуляторов поднесущих частот — полосовые фильтры (на рис. 7, б не показаны), настроенные на поднесущие частоты и подавляющие спектральные составляющие соседних каналов. Затем промодулированные сигналы с поднесущими частотами подают на основной модулятор, работающий на основной несущей частоте f₀, и в виде суммарного сигнала U_Σ(t) через антенну излучают в пространство.

Системы радиосвязи принято делить на наземные и спутнико-космические. В наземных системах радиосвязи радиоволны распространяются в пределах земной атмосферы. Такие системы служат для обеспечения связи с самолетами, кораблями, наземным транспортом и другими объектами. Они осуществляют персональную радиосвязь в рамках сотовой, транкинговой и иных видов связи. Особенностью спутнико-космических систем радиосвязи является наличие в их составе искусственных спутников Земли (ИСЗ), на которых располагают ретрансляторы радиосигналов. В целом система состоит из двух основных частей, или сегментов: наземного и космического. С помощью систем космической радиосвязи, работающих, как правило, в диапазоне сверхвысоких частот, передают огромные объемы сообщений: трансляция множества телевизионных каналов, компьютерных данных, телефонных, телефаксных и иных сообщений.