tsure053

общений различных видов и категорий в заданные сроки.

•Передача телеграфных сообщений и ведение документальных переговоров между предприятиями, учреждениями, организациями.

•Предоставление в аренду некоммутируемых дискретных каналов.

Телеграфная сеть – это совокупность телеграфных станций коммутации (ТгСК) оконечных установок, а также телеграфных каналов (ТК). Структура телеграфной сети показана на рисунке 2.16.

ТК

ТгСК ТгСК

Рис.2.16.

Например, в нашей стране сеть телеграфной связи имеет иерархическую организацию с тремя уровнями. На верхнем уровне расположены главные узлы (располагаются в наиболее крупных городах с наибольшей нагрузкой), соединенные по полносвязной схеме и играющие роль транзитных пунктов. На следующем уровне располагаются областные узлы и на последнем нижнем уровне районные узлы. Областные узлы имеют связи между собой и соединяются радиальными связями с главными узлами. Районные узлы не соединены между собой, но соединены радиальными связями с областными узлами. Такая архитектура является наиболее экономически эффективно для больших территорий.

Непосредственные услуги сеть телеграфной связи (ТгС) предоставляет в оконечных пунктах ТгС, располагаемых в отделениях связи городских, районных, сельских, и в абонентских пунктах, располагаемых в учреждениях и предприятиях.

Таким образом, система телеграфной связи любого уровня содержит дискретные каналы связи и соответствующую им каналообразующую аппаратуру, коммутационную аппаратуру и оборудование оконечных (абонентских) пунктов.

Принципы функционирования каналообразующей аппаратуры мы уже рассматривали когда знакомились с методами модуляции сигналов и организа-

81

ции многоканальных систем передачи данных. Поэтому здесь имеет смысл более подробно рассмотреть оконечные устройства систем передачи телеграфных сообщений.

В общем виде структура типового абонентского пункта имеет вид, представленный на рисунке 2.17.

ИС

Канал связи

ООД АКД

П

Рис.2.17.

В режиме передачи оконечное оборудование данных (ООД) преобразует поступающие от источника сообщений (ИС) сигналы в первичный код, который затем преобразуется в аппаратуре окончания данных (АКД) таким образом, чтобы обеспечить эффективную их передачу по каналу связи. При приеме информации ООД и АКД осуществляют обратные преобразования. Важнейшим блоком ООД систем телеграфной связи является телеграфный аппарат (ТА). В настоящее время используются электронно-механические и электронные телеграфные аппараты. В электронно-механических ТА основные функции выполняются механическими узлами, требующими высокой точности изготовления. Такие аппараты имеют ряд недостатков: высокий уровень акустического шума и краевые искажения, вносимые аппаратом, низкая исправляющая способность, ограниченная скорость телеграфирования. В более современных ТА большинство функций выполняется электронным способом с использованием средств микропроцессорной техники. Эти аппараты, хотя у них некоторые функции (перемещение бумажного носителя) реализуются механически, получили название электронных. В электронных ТА существенно лучше технические характеристики и шире функциональные возможности.

Для обеспечения большего удобства в процессе подготовки и редактирования текста, а также для обеспечения возможности отображения принимаемого из канала связи текста без печати на бумаге, современные ТА снабжаются видеотерминальными устройствами (дисплеями).

82

2.3 Системы радиосвязи. Условия распространения радиоволн коротко метрового диапазона и замирания сигналов. Способы борьбы с замираниями. Структура и режимы функционирования коротковолновых

систем радиосвязи

Для передачи сообщений пригодны не только проводные каналы связи в виде воздушных линий, кабелей и др., но и радиоканалы. Если речь идет о радиорелейных или спутниковых линиях связи, то они практически равноценны кабельным линиям. В отличие от них КВ и УКВ радиоканалы вследствие особенностей распространения используемого вида радиоволн (КВ (10-102 м, 3-30 Мгц), УКВ (1-10 м, 30-300 МГц)) имеют существенно иные свойства и характеристики и требуют соответственно других методов и режимов передачи. Каковы же особенности распространения КВ и УКВ радиоволн.

Условия распространения радиоволн и замирания

В соответствии с соглашениями МККР (Международный консультативный комитет по радиосвязи) на международной линии радиочастот для КВ каналов отведена полоса частот от 3 до 30 МГц, а для УКВ каналов – от 30 до

300 МГц.

Электромагнитные волны, излучаемые антенной, частично распространяются вдоль земной поверхности (поверхностная волна), но могут достигать и места приема за счет преломления или отражения от слоев ионосферы или отражения от поверхности Земли (пространственные волны). Иными словами эти волны могут достигать места приема по одному или нескольким путям (лучам) различной длины, как показано на исунке.2.18.

Рис. 2.18.

Вследствие многолучевого распространения в месте приема может возникнуть интерференция волн вплоть до полного подавления принимаемого сигнала. Поскольку высота каждого из отражающих слоев ионосферы постоянно изменяется, то явление интерференции подвержено еще и временным флуктуа-

83

циям.

Возникающие при интерференции замирания в месте приема проявляются в более или менее сильных колебаниях уровня сигнала. Под длительностью замирания понимают время, в течение которого амплитуда принимаемого сигнала не превышает определенного значения, называемого уровнем замираний и задаваемого обычно по отношению к среднему уровню приема.

В зависимости от условий приема и распространения коротких волн замирания могут иметь различную длительность. Кратковременные замирания появляются гораздо чаще, чем длительные. Интервал времени между замираниями зависит от времени суток, интенсивности солнечного излучения, магнитных явлений и лежит в пределах от 4 до 20 секунд. Полоса частот, которая затрагивается селективными замираниями, имеет ширину от 100 до 200 Гц. Разность двух соседних частот, которые одновременно могут подвергаться этому виду замираний, как правило, более 300 Гц.

Поскольку электромагнитные волны вследствие многолучевого характера их распространения попадают в место приема по разным путям, то время их распространения может колебаться (при большом удалении разница может быть от 3 до 5 мсек.). Следовательно, время, за которое изменение значения сигнала данных достигает приемника, может колебаться на величину этой разницы. Для сигнала, передаваемого со скоростью 50 бод (знаков в секунду), т.е. имеющего единичный интервал 1/50=20 мсек. Это еще допустимо. Но при скоростях более 200 бод (интервал 5 мсек.) неопределенность времени распространения уже препятствует передаче данных, т.к. его колебания становятся одного порядка с единичным интервалом передачи данных. Наряду с этим на радиоволны оказывают влияние посторонние источники: промышленные установки создают импульсные помехи, сигналы других станций и т.д.

Способы борьбы с замираниями

Действие помех, вызванных замираниями, при передаче данных можно ослабить если осуществлять прием одного и того же сообщения по двум или нескольким каналам, т.е. по нескольким ветвям разнесения. Этот способ называют разнесенным приемом. Для этого на приеме можно установить, например, две удаленные (разнесенные) друг от друга антенны. При таком виде разнесения используется тот факт, что помехи, обусловленные селективными замираниями, появляются на двух разнесенных друг от друга антеннах не одновременно, так что по крайней мере одной из них будет принят нормальный без замирания сигнал. Это метод пространственного разнесения. Схемы этого метода показаны на рисунке 2.19.

84

М – модулятор; ДМ – демодулятор;

УР – устройства управления разнесенным приемом.

На схеме (1) используются два отдельных радиоприемника. Это пространственное разнесение приемных устройств. На схеме (2) используется один радиоприемник – это пространственное разнесение антенн.

Аналогичным образом можно передавать одно и то же сообщение по двум каналам на разных частотах. Это метод разнесения по частоте. Схема метода показана на рисунке 2.20.

М2 ДМ2

Рис.2.20.

На приеме, при обработке сигналов, поступившим по разным ветвям разнесения, обычно производится сравнение уровней приема в этих ветвях. Если амплитуды сигналов различаются не очень существенно, например не более 7 дБ, то полученные после демодуляции напряжения суммируются. Такое суммирование позволяет повысить отношение сигнал/шум, т.к. полезные составляющие, содержащиеся в сигналах отдельных ветвей между собой коррелиро-

85

ванны, а наложенный на них шум, некоррелирован. При различии уровней в ветвях более 7 дБ, ветвь с самым слабым сигналом не используется, поскольку снимаемый с нее сигнал не улучшил бы отношение сигнал/шум. Эти функции реализуются схемой УР на рисунке 2.20.

Эффективность рассмотренных способов борьбы с замираниями может быть весьма низкой если ощущается сильное воздействие других типов помех (промышленные и т.д.). В этом случае для повышения верности приема данных наряду с методами разнесения применяются методы помехоустойчивого кодирования, которые мы с вами уже рассмотрели ранее.

Обобщенная структурная схема системы коротковолновой связи

Структуру системы связи КВ можно представить как показано на рисунке 2.21.

При построении систем связи КВ, УКВ особое значение имеет стабильность несущей частоты и характеристики автоматической регулировки уровня. В современных системах легко обеспечивается стабильность частоты до 10-8, при этом все необходимые комбинации частоты, дополнительные несущие и т.п. получают от одного высококачественного генератора (синтезатора). Повышение стабильности частоты позволяет, например, при передаче данных с помощью частотной модуляции, не меняя скорость передачи перейти к более узким полосам частот и тем самым увеличить пропускную способность каналов связи, а также увеличить отношение сигнал/шум и улучшить качество передачи данных.

Согласно классификации, принятой в международной связи, режимы работы КВ систем связи подразделяют на два типа F и А, которые различают по методу модуляции и способу передачи.

86

Рис.2.21.

В режимах работы F модулирующий сигнал непосредственно воздействует на высокочастотное несущее колебание, поэтому спектр сигнала симметричен относительно несущей. Например, режим F1 – одноканальный с частотной модуляцией, режим F6 – двухканальный (дуплексный) с частотной модуляцией. Это режимы с центральной несущей частотой. Режим работы А: в радиопередатчике полоса канала НЧ переносится в область высоких частот, передача осуществляется с одной боковой полосой, несущая может сохраняться или полностью или частично подавляться. Этот режим особенно выгоден, когда необходимо передавать одновременно несколько сообщений или для увеличения верности передачи одно и то же сообщение многократно.

Структура коротковолновых каналов связи в общем случае зависит от используемой радиоаппаратуры. Различают дуплексные, симплексные и каналы односторонней связи. В дуплексных каналах передача и прием ведутся одновременно и поэтому всегда необходимы две разные несущие частоты. Так как в обоих направлениях одновременно могут передаваться независимые сообщения, то на радиостанции должны быть приняты специальные меры по разделению трактов приема и передачи. Обычно удается решить эту задачу за счет разнесения несущих частот. Организация таких каналов требует значительных затрат.

Во многих случаях нет необходимости предавать данные одновременно

вобоих направлениях. Достаточно попеременной передачи в том и в другом направлениях. Такие каналы называют симплексными. В этом случае нет необходимости в специальных мерах по развязке передатчика и приемника. Приемная и передающая антенны могут быть расположены достаточно близко. В современных системах радиосвязи, содержащих приемную и передающую части и

вкоторых частоты приема и передачи формируются совместно, можно вести

87

передачу и прием на одной и той же частоте и на одну и ту же антенну. Такие устройства называют радиотрансиверами. Такие симплексные каналы позволяют лучше использовать плотно заполненный КВ диапазон и получили особо широкое применение для связи с подвижными объектами (автомобилями, кораблями и т.д.).

По каналам односторонней связи данные передаются только в одном направлении, т.е. приемная станция не может вести передачу. Эти каналы используют для радиовещания, это межконтинентальная система телеграфной связи.

2.4. Радиорелейные системы связи. Условия распространения радиоволн метрового, дециметрового и сантиметрового диапазонов. Явление рефракции радиоволн и связанные с ним виды замираний сигнала. Способы борьбы с замираниями. Выбор трассы радиорелейной линии связи и ее обобщенная структура. Электромагнитная совместимость

и методы ее обеспечения

Одним из основных видов современных средств связи являются радиорелейные линии (РРЛ) прямой видимости, которые используют для передачи многоканальных телефонных сообщений, радиовещания, телевидения, телеграфных и фототелеграфных сигналов. Все виды сообщений передаются по РРЛ на большие расстояния с высоким качеством и большой надежностью.

Особенности распространения КВ и УКВ радиоволн мы с вами рассмотрели в разделе 2.3 Поскольку РРЛ предназначены также для передачи телевизионных сообщений, в диапазоне метровых, дециметровых и сантиметровых волн, то для РРЛ важным является учет особенностей распространения этих радиоволн во внешней среде. Для волн указанного диапазона наряду с замираниями, вызванными их поступлением в приемное устройство по разным по своей длине путям (как для КВ и УКВ), существенное значение играет неоднородность тропосферы (нижних слоев атмосферы). Эта неоднородность приводит к тому, что диэлектрическая проницаемость тропосферы меняется с высотой. Это изменение характеризуется вертикальным градиентом диэлектрической проницаемости g и приводит к искривлению траектории радиоволн на пролете РРЛ. Такое явление называют рефракцией. Различают положительную (g<0) и отрицательную (g>0) рефракцию. К замираниям сигнала приводит отрицательная рефракция, называемая субрефракцией. Схематично это можно представить в виде рисунка 2.22.

88

Рис.2.22.

Степень субрефракции изменяется случайным образом и может оказаться настолько значительной, что неровности рельефа поверхности земли на пролете РРЛ приведут к резкому падению мощности сигнала на входе приемника. Этот вид замираний характерен для сухопутных трасс, особенно в летнее время и весной, и может длиться от нескольких десятков минут до нескольких часов.

Другой вид замираний характерен для радиоволн с частотой f≥8000 МГц (сантиметровые волны) и связан с рассеянием электромагнитной энергии в каплях дождя, когда длина волны соизмерима с размерами дождевой капли. При выпадении ливневых дождей могут возникать глубокие замирания вплоть до полного прерывания связи.

Для борьбы со всеми видами замираний используют способы: разнесение в пространстве и по частоте (о котором говорилось в разделе 2.3), увеличение мощности передатчика, называемое запасом на замирание.

Выбор трассы РРЛ

Стоимость строительства проектируемой РРЛ, а также ее дальнейшая эксплуатация во многом определяется правильностью выбора трассы. Обычно рассматривают и прорабатывают несколько альтернативных вариантов трассы с учетом природно-географических особенностей местности, наличия строительных ресурсов, близости к населенным пунктам и др. Из нескольких вариантов трассы затем выбирают наиболее экономически выгодный: с наибольшей длиной пролета и наибольшим числом РРС вблизи населенных пунктов, наименьшими высотами опорных антенн, наименьшим числом ретрансляционных станций и т.д. При этом одним из важных условий, которое необходимо соблюдать при выборе трассы РРЛ, является условие "зигзагообразности", т.к. нельзя четыре станции подряд размещать на одной прямой линии. Это позволяет исключить помехи от станций через три-пять пролетов, т.к. при существующих час-

89

тотных планах РРЛ на каждой четвертой станции частота приема совпадает с частотой первой станции. Схема трассы типовой РРЛ показана на рисунке 2.23.

РРС1

РРС3

Рис.2.23.

Расстояние между двумя соседними РРС называют пролетом. Расстояние между оконечной РРС (ОРС) и узловой РРС (УРС) или между двумя УРС называют участком. При зигзагообразном расположении РРС ослабление мешающего сигнала достигается за счет направленного действия антенн. При этом угол между направлением на соседнюю станцию и направлением на станцию, отстоящую на три пролета, становится больше ширины диаграммы направленности антенны. Там, где из-за особенностей рельефа местности нельзя осуществлять зигзагообразное расположение РРС применяют специальные частотные планы распределения радиоволн по РРС, исключающие совпадение частот первой и четвертой РРС.

Обобщенная структурная схема многопролетной РРЛ показана на рис. 2.24.

Рис.2.24.

Схема содержит: АУ – аппаратура уплотнения, где в передающей РРЛ сигналы отдельных каналов объединяются в один общий групповой сигнал (ГС), а в приемной происходит выделение из группового сигнала сигналов отдельных каналов.

90