3.2. Обобщенная структурная схема системы проводной связи

Передача электрических сигналов в соответствии со схемой, приведенной на рис.3.1, имеет ряд существенных недостатков, основ­ными из которых являются следующие:

1. Дальность связи имеет ограниченную величину. Если осу­ществляется передача сигналов в телефонной системе связи, то непосредственная удаленность между двумя абонентами может достигать (1000 - 1100) км. В телеграфной системе связи непосред­ственная удаленность двух абонентов может быть (200-600) км.

2. Низкая эффективность использования линии связи. В систе­мах проводной связи линии представляет собой дорогостоящие сооружения. Достаточно сказать, что симметричный кабель, сос­тоящий из 16 проводников, каждый из которых имеет диаметр d=1,2 мм (например, кабель МКСБ 4х4х1,2), и обеспечивающий соединение абонентов на дальность 1000 км, требует затрат меди 374 т и свинца 1660 т. Если использовать 4 пары проводников коаксиального кабеля такой же длины, то потребуется 630 т меди и 1800 т свинца.

Названные факторы обусловили иной способ организации дальней связи, нежели это показано на рис.3.1.

Рассмотрим схему многоканальной проводной связи, с помощью которой можно пояснить способ передачи сообщений в реальном случае.

Структурная схема системы многоканальной проводной связи представлена на рис. 3.2. Здесь приняты следующие обозначения:

ИС, ПС — соответственно источник и получатель сообщения;

ОА — оконечная аппаратура;

КА — коммутационная аппаратура;

КОА — каналообразующая аппаратура;

АЛ — абонентская линия;

СЛ — соединительная линия.

Как известно, совокупность технических средств вместе с линией связи, обеспечивающие передачу сообщений, называются ка­налом связи.

Следует раз­личать проводной канал местной и дальней связи. Канал местной связи включает в себя: оконечную и коммутационную аппаратуру, а также абонентские и соединительные линии. Абонентская линия соединяет оконечную и коммутационную аппаратуру, а соединитель­ная — коммутационную и каналообразующую.

рис 3.2

Каналы местной связи предназначены для обмена информацией между абонентами, находящимися в пределах города, крупного на­селенного пункта или учреждения.

Канал дальней связи используется для обмена информацией между абонентами, территориально удаленными на большие рас­стояния (например, между различными городами, удаленными пунктами связи и т. п.), и включает в себя помимо канала местной связи также каналообразующую аппаратуру и линию дальней связи.

Линия дальней связи называется магистралью связи. На магистральном участке устанавливаются промежуточные усилительные пункты, которые могут быть обслуживаемыми (ОУП) и необслуживаемыми (НУП).

Необслуживаемые усилительные пункты обеспечиваются дистанционным питанием и контролем со стороны обслуживаемых усилительных пунктов.

Расстояние между двумя усилительными пунктами называются усилительными участками.

При проектировании и эксплуатации систем связи необходимо знать величины уровней сигнала в различных точках тракта передачи. Для измерения энергии сигнала при его передаче пользуются диаграммой уровней (рис.3.3).

На диаграмме уровней: точка 1 – вход; точка 2 – выход канала; точки 3 – выходы усилителей; точка 4 – входы усилителей.

Ус пер Ус 1 Ус2 Ус пр

Вх Вых

l1 l2 l3

рис 3.3

Минимально допустимый уровень в точке 4 определяется требуемым превышением Р_с над Р_п.

Таким образом защищённость оценивается формулой

, (3.1)

где Р_с и Р_п – мощность сигнала и помехи;

U_с и U_п – соответствующие уровни.

Соотношение между уровнями на входе и выходе канала определяется его рабочим или остаточным затуханием. Оно находится как разность между суммой всех рабочих затуханий а_рi и суммой всех рабочих усилений S_ki в канале

. (3.2)

Для обеспечения нормальной работы системы связи величины соответствующих уровней сигналов и помех нормируются и относятся к точке тракта передачи с нулевым измерительным уровнем.

Канал проводной связи вместе с источником и получателем сообщений составляют систему проводной связи. По аналогии с каналами местной и дальней связи следует различать проводные системы местной и дальней связи. Не исключая важности систем местной связи, в дальнейшем, тем не менее, основной упор будет сделан на рассмотрение систем дальней проводной связи. При этом, с целью сокращения названия, систему дальней проводной связи будем называть просто системой дальней связи. Определенный смысл в этом имеется и потому, что в соответствии со структурной схемой, представленной на рис. 3.2, можно пояснить не только сис­тему дальней проводной связи, но и систему дальней многоканальной радиосвязи. В последнем случае будут только свои особен­ности в выходных устройствах КОА и в специфике линии радио­связи.

Как следует из рис. 3.2, в систему дальней связи в общем случае входят: источник и получатель сообщения, оконечная аппаратура, абонентские и соединительные линии, коммутационная и каналообразующая аппаратура, а также линии связи.

Рассмотрим роль и назначение коммутационной и каналообразующей аппаратуры.

Коммутационная аппаратура и каналообразующая аппаратура в системе проводной связи имеют общее назначение - повысить эффективность использования дорогостоящих линий связи, однако, выполняется это по-разному.

Роль коммутационной аппаратуры можно пояснить, следующим образом. Пусть имеются шесть абонентов, между которыми необходимо организовать связь таким образом, чтобы каждый абонент имел возможность соединения с любым другим.

Эту задачу можно просто решить, если соединить линиями связи «каждого абонента с каждым» так, как это показано на рис.3.4,а.

а) б)

рис. 3.4

Такой способ соединения абонентов, в принципе, является разумным, поскольку обеспечивается достаточная надежность соединения, но реализация его дорогая.

Простой подсчет показывает, что для соединения шести абонентов друг с другом требуется 15 двухпроводных цепей связи. Общая формула для подсчета количества цепей связи N_ц, необходимых в соединении «каждого абонента с каждым» имеет вид

, (3.3)

где n— число абонентов.

В то же время обеспечить связь между абонентами можно другим способом, а именно так, как это показано на рис.3.4,б. Абоненты с пoмoщью шести абонентских линий соединяются с коммутационной аппаратурой (ручного или автоматического типа).

Заявка на соединения oт вызывающего абонента, например А1, поступает на КА, здесь с помощью приборов коммутации может быть осуществлено соединение абонента А1 с любым из пяти других. В частности, соединение абонентов А1 н А4 происходит по цепи: А1- АЛ1- коммутационные приборы КА—АЛ4—А4.

Таким образом, использование коммутационной аппаратуры для соединения 6 абонентов приводит к тому, что вместо 15 линий требуется 6. Разница становится более заметной, если увеличить число обслуживаемых абонентов. Так если n = 100, то при использовании КА требуется 100 абонентских линий, в то же время, если осуществить, связь по принципу "каждый с каждым", потребуется 4950 цепей связи. По мере дальнейшего увеличения числа абонентов целесообразность, использования коммутационной аппаратуры станет еще более очевидной.

Столь заметный выигрыш в количестве цепей связи при применении коммутационной аппаратуры объясняется тем, что каждая цепь используется не однократно, а многократно. Например, абонентская линия АЛ1 соединяющая абонента А1 и КА, используется при обмене информацией как с абонентом A2, так и с А3 и любым другим из n возможных абонентов. Точно также любая другая i-я абонентская линия используется многократно, т. е. всякий раз, как только необходимо осуществить соединение любого абонента с абонентом Аi.

В противоположность такому многократному использованию цепей связи в схеме, представленной на рис. 3.2, принято однократное их использование, каждая цепь связи предназначена для соединения только одной пары абонентов.

Таким образом, на основании изложенного можно дать следующее определение коммутационной аппаратуры.

Коммутационной называется аппаратура, осуществляющая соединение абонентов между собой с помощью минимального количества цепей связи, достигаемого на основе многократного их использования.

Каналообразующая аппаратура также предназначена для соединения между собой абонентов с помощью минимального количества цепей (каналов) связи, однако достигаемого на основе одновременной (параллельной) передачи по одной цепи (каналу) связи сигналов от совокупности независимых абонентов. Условия для одновременной передачи сигналов имеются, ибо объем (емкость) существующих цепей (каналов) связи, как правило, значительно больше объема первичных электрических сигналов.

Процесс одновременной (параллельной) передачи по одной цепи (каналу) связи сигналов от ряда независимых абонентов называется уплотнением цепи (канала) связи. Аппаратура, выполняющая эту функцию, называется аппаратурой уплотнения (АУ) или каналообразующей аппаратурой (КОА).

Следует обратить внимание на тот факт, что до недавнего времени доказывалась целесообразность применения каналообразующей аппаратуры для осуществления связи на линиях междугородной связи, когда стоимость линейных сооружений выше стоимости КОА. Однако, в настоящее время, с развитием радиоэлектроники и снижением стоимости элементов радиоаппаратуры, целесообразно использовать каналообразующую аппаратуру и в пределах городской сети (особенно в крупных городах), когда удаленность абонентов может быть значительной.

В зарубежной литературе вместо термина уплотнение используется термин мультиплексирование. Мультиплексирование означает параллельное выполнение одним комплектом оборудования нескольких различных, но похожих операций. Этот термин широко применяется в электронно-вычислительной технике. Применительно к электросвязи мультиплексирова-ние означает использование одной цепи (канала) связи для одновременного ведения нескольких передач, поэтому КОА называют мультиплексором.

С помощью рис. 3.2 можно определить основные элементы системы дальней связи, основанной на использовании так называемых коммутируемых каналов. Коммутируемым называется канал связи, обеспечивающий временное (на сеанс передачи) соединение абонентов.

В ряде случаев обмен информацией между удаленными абонентами может осуществляться по некоммутируемым каналам связи.

Некоммутируемым (прямым) называется канал связи, обеспечивающий постоянное соединение абонентов. В таком канале коммутационная аппаратура отсутствует.

Некоммутируемые каналы связи на некоторый срок закрепляются (арендуются) за определенными абонентами, имеющими приоритет по отношению к остальным, и используются для постоянного их соединения.