7. СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ

7.1. Основные определения

Совокупность технических средств и среды распространения, обеспечивающая передачу первичных сигналов между двумя пунктами, образует канал передачи. Системы передачи, в которых по одной цепи связи передается первичный сигнал от одного источника сообщения к одному получателю, называются одноканальными.

Цепи связи проводных кабельных линий и стволы радиолиний могут обеспечить передачу сигнала в широкой полосе частот: от десятков и сотен килогерц до десятков мегагерц в проводных системах, несколько гигагерц в ВОЛС, сотен и тысяч мегагерц в радиосистемах. Если сравнить эти цифры с шириной спектра первичных сигналов (напр., телефонного 3,1 кГц, телевизионного 6 МГц), то видно, что полоса частот, в которой работает та или иная линия передачи одноканальной системы, используется крайне неэффективно. Аналогично пропускная способность цепей линий передачи намного превышает информационную емкость первичных сигналов. С этой точки зрения одноканальные системы являются малоэффективными.

В начале развития техники многоканальной связи по международным каналам передавали исключительно телефонную информацию. Телефонная связь и в настоящее время имеет наибольший удельный вес среди всех видов связи. Поэтому основным типом канала, образованного аппаратурой многоканальных систем передачи, является канал, обеспечивающий передачу речевых сигналов. Канал такого типа получил название канала тональной частоты (канал ТЧ). Канал ТЧ – совокупность технических средств, обеспечивающая передачу сигналов электросвязи в нормализованной эффективно передаваемой полосе частот 300 … 3400 Гц. Эта полоса частот соответствует рекомендованной МККТТ полосе частот речевого канала. По каналу ТЧ можно передавать также сигналы телеграфии, факсимильной связи, а также низко- и среднескоростных систем передачи данных. Такая возможность существует потому, что спектры этих сигналов уже спектра речевого сигнала, на передачу которого рассчитан канал ТЧ. Соответственно и другие характеристики канала позволяют осуществлять передачу указанных сигналов.

Для передачи некоторых видов сигналов канал ТЧ оказывается непригодным. Например, для передачи сигналов звукового вещания, занимающих, в зависимости от требований к качеству воспроизведения, полосу шириной 6…15 кГц, необходимо организовать специальный канал вещания. Он, в частности, может быть образован с помощью специальной аппаратуры путем объединения двух или трех каналов ТЧ.

Для передачи газет с помощью факсимильных сигналов, а также высокоскоростной передачи данных требуется более широкая полоса частот, которая образуется путем объединения соседних по частоте каналов ТЧ и создания типовых групповых трактов. На базе типовых групповых трактов с

79

помощью специального каналообразующего оборудования организуют типовые широкополосные каналы.

Групповые тракты и соответствующие им широкополосные каналы называют типовыми, если они нормализованы по всем параметрам. В зависимости от числа объединенных в групповой тракт частотных полос каналов ТЧ, а следовательно, от ширины спектра групповому тракту присваивают название предгрупповой, первичный, вторичный и третичный.

Основной первичной сети является сетевой тракт, образуемый из типового группового тракта, на входе и выходе которого включена дополнительная аппаратура. Эта аппаратура позволяет подключить типовой групповой тракт непосредственно к вторичной сети или создать групповые тракты меньшей емкости, которые в свою очередь, также подключаются к вторичной сети или другим групповым трактам.

Широкополосным каналом, образованным на базе типовых групповых трактов, присваивают наименование одноименного группового тракта. Соответственно различают:

•предгрупповой широкополосный канал с полосой частот 12 … 24 кГц на основе трех каналов ТЧ;

•первичный широкополосный канал (ПШК) с полосой частот 60 … 108 кГц на основе 12 каналов ТЧ;

•вторичный широкополосный канал (ВШК) с полосой частот 312 … 552 кГц на основе 60 каналов ТЧ;

•третичный широкополосный канал с полосой частот 812 … 2044 кГц на основе 300 каналов ТЧ;

Взависимости от полосы частот первичных сигналов, которые нужно передать, выбирается тот или иной широкополосный канал. Например, для факсимильной связи при передаче газет с помощью аппаратуры «Газета-2» используются ВШК.

Для передачи сигналов телевизионного вещания требуется канал передачи со спектром до 6 МГц. Такой канал может быть образован с помощью проводных систем передачи, работающих по коаксиальному кабелю.

С целью повышения эффективности использования линий осуществляются одновременную передачу по одной цепи большего числа первичных сигналов от различных источников сообщений, т.е. создают на одной цепи большое количество независимых каналов. Однако это влечет за собой установку на оконечных и промежуточных станциях сложной каналообразующей и усилительной аппаратуры, по своей стоимости сравнимой со стоимостью линейных сооружений. Эффективность использования линий передачи оценивается стоимостью строительства и эксплуатации одного канало-километра связи, руб:

Cкан−км =См / NкLм,

80

где См – стоимость строительства и эксплуатации магистрали в целом,

руб.;

Lм – длина магистрали, км;

N К – число каналов в системе.

Многоканальной системой передачи называется совокупность технических средств и среды распространения, обеспечивающая одновременную и независимую передачу сигналов от N источников к N получателям по одной цепи связи.

Рисунок 7.1 иллюстрирует принцип одновременной передачи нескольких сообщений с помощью системы передачи. Сообщения a1(t), a2 (t), ..., aN (t) от

преобразователь сигналов, где подвергаются специальной обработке и объединяются в групповой сигнал υ(t), направляемый в цепь связи. В

приемной части системы передачи из искаженного помехой группового сигнала

передачи одни устройства являются индивидуальными для каждого канала, а другие – общими для всех каналов или группы каналов. Устройства, используемые сразу для всех каналов образуют линейный тракт системы передачи.

Первичные сигналы s1(t), s2 (t), ..., sN (t) от N источников сообщений

могут существовать одновременно и занимать одинаковые полосы частот (например, это могут быть сигналы речи, занимающие полосы частот 0,3 …3,4 кГц). Необходимо, чтобы после преобразования на приеме сигналы отличались друг от друга. Только в этом случае удастся выделить из группового сигнала канальные.

Рис. 7.1. Система передачи

81

Обозначения: Гц – герц; к – кило (103); М – мега (106); Г – гига (109); Т – тера (1012); мк – микро (10-6); м – милли (10-3); с – сант (10-2); д – деци (10-1); дк

–дека (10); г – гекто (102); мр – мириа (104).

Вкаждом диапазоне исключается нижний предел, но включается верхний.

Например, в диапазоне метровых волн ( N =8 ) входят частоты от FH =0,3 108 +1 Гц = 30 МГц + 1 Гц, до FB =3 108 =300 МГц. Взаимосвязь между частотами и длиной волны определяется путем деления скорости света

(300 103 км/с) на длину волны λ (в метрах), т.е. по выражению, в котором частота получается в МГц:

f (МГц) =300/ λ(м) .

В колонке «Метрическое наименование волн» указано также (в скобках) существующее в СНГ название волн, используемых для наземной радиосвязи, радио- и ТВ-вещания.

Приведённые в таблице 7.1 сведения соответствуют последним рекомендациям Международного союза электросвязи (МСЭ), согласно которым для электросвязи (по радио- и направляющим линиям) отведён диапазон частот электромагнитных колебаний от 300 Гц до 3000 ТГц, т. е. включая и оптический диапазон. В физике под оптическим диапазоном понимают участок спектра электромагнитных колебаний, включающий инфракрасные (ИК), видимые (В) и ультрафиолетовые (УФ) лучи со следующим примерным делением. ИК: 3 – 380 ТГц (100 – 0,78 мкм); В: 380 – 780 ТГц (780 – 380 нм);

УФ: 780– 3000 ТГц (380 – 100 нм). Действующий в нашей стране стандарт на радиосвязь (ГОСТ 24375–80) предусматривает разделение радиоволн на диапазоны от 4-го до 12-го и в соответствии с ним радиоволнами считаются

электромагнитные волны с частотами до 3 ТГц (3 1012 Гц), распространяющиеся в среде без искусственных направляющих линий. В настоящее время для целей радиосвязи, радио- и телевизионного вещания можно считать практически освоенным участок спектра примерно от 100 кГц (радиовещание на длинных волнах) до 40 ГГц (спутниковое телевизионное вещание, наземная радиорелейная связь, сотовые системы телевидения).

83

Возможность использования крайне низких частот (КНЧ) для целей электросвязи отражена в рекомендации Международного научного радиосоюза, по предложению которого введён диапазон КНЧ (таблица 7.2). В большинстве стран диапазоны частот, используемые для телевидения и ЧМ-радиовещания, обозначаются с помощью римских цифр от I до V и приведены в таблице 7.3. Деление земного шара на 3 района облегчает распределение частот для наземных и спутниковых служб между государствами: к Району 1 относятся Африка, Европа, СНГ и Монголия; к Району 2 – Америка; к Району 3 – Азия без СНГ и Монголии.

Распределение радиочастот между отдельными странами и регламентация работы радиосредств производятся на Всемирных (или Региональных) Административных радиоконференциях (ВАКР), в которых участвуют представители стран-членов МСЭ. Решения ВАКР (или РАКР) находят отражения в Регламенте радиосвязи, который является основным документом, определяющим использование радиоспектра и условия работы различных радиосредств. Часто используются данные о распределении радиоволн по диапазонам (таблица 7.4) в соответствии с рекомендациями IEEE – Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике США. Здесь использованы диапазоны 8 и 9 из таблицы 7.1, а более высокие частоты разделены по-иному и имеют другое условное обозначение.

Таблица 7.2 – Распределение крайне низких частот по диапазонам

Таблица .7.3 – Диапазоны частот, используемых для телевизионного и ЧМ-радиовещания

84