3.4. Структурная схема системы телеграфной связи
Телеграфия — это вид электрической связи, позволяющий передавать смысловое буквенно-цифровое сообщение с обязательной записью его в пункте приема. Основным преимуществом, обусловливающим широкое развитие телеграфной связи, является ее документальность. Потребителю телеграфной информации вручается сообщение в виде документа, что имеет большое значение в области деловой связи и в сфере управления.
История развития этого старейшего вида электрической связи насчитывает почти полтора столетия. В настоящее время сеть телеграфной связи охватывает большинство населенных пунктов страны, построена она с использованием современной аппаратуры и средств автоматизации.
Структурная схема системы дальней телеграфной (ТГ) связи представлена на рис. 3.10. Обмен телеграфными сообщениями между абонентами, удаленными на небольшие расстояния, может обеспечиваться с помощью телеграфных каналов местной связи,в состав которых входят телеграфные аппараты (Т) и телеграфная коммутационная аппаратура или станция (ТКА). Телеграфные аппараты осуществляют преобразование буквенно-цифрового сообщения в первичный электрический сигнал на передающей стороне и обратное преобразование - на приемной.
Коммутационная аппаратура обеспечивает соединение абонентов на время, необходимое для передачи информации, после чего соединение разрушается. Принципы построения телеграфных коммутационных и телефонных станций в существенной мере совпадают.
рис.3.10
Соединение абонентов, удаленных на значительные расстояния (междугородная связь), выполняется на основе использования каналов дальней телеграфной связи. Следует обратить внимание на тот факт, что каналы дальней телеграфной связи по своей структуре не являются автономными, они базируются на ВЧ системах передачи и магистралях связи в целом. Для передачи телеграфных сообщений из множества каналов ТЧ, образованных ВЧ системой передачи, выделяется часть каналов. Учитывая, что объем канала ТЧ значительно больше объема одного телеграфного сигнала, имеется возможность организации многоканальной телеграфной связи.
Процесс одновременной (параллельной) передачи по одному каналу ТЧ сигналов от ряда независимых абонентов называется вторичным уплотнением, а аппаратура, выполняющая эту функцию, - аппаратурой вторичного уплотнения (АВУ).
На рис. 3.10 показан коммутируемый канал дальней телеграфной связи. Возможно построение и некоммутируемых каналов, в последнем случае телеграфные сигналы от различных абонентов заводятся непосредственно на АВУ (минуя ТКА).
3.5 Структурная схема системы передачи данных
Передача данных, как один из видов электросвязи, имеет сравнительно небольшую историю. Первые попытки передачи данных на расстояние электрическим путем относятся к началу пятидесятых годов прошлого столетия. Однако, передача данных, как по уровню своего технического развития, так и по объему передаваемой информации, в настоящее время может быть выделена в отдельный, самостоятельный вид связи, наряду с такими общеизвестными способами передачи информации, как телефония и телеграфии.
МККТТ следующим образом определяет термин передача данных: «передача данных — это область электросвязи, целью которой является передача информации для обработки ее вычислительными машинами или уже обработанной ими». Следовательно, возникновение и развитие передачи данных обусловлено появлением ЭВМ и их использованием во всех сферах жизни человеческого общества.
Язык, на котором осуществляется обмен информацией в СПД, представляет собой последовательность дискретных (обычно двоичных) сигналов. Двоичные сигналы используются и в телеграфии. Однако передача двоичной информации в СПД и телеграфии существенно отличается по основным показателям системы связи: скорости передачи информации, достоверности (верности) и надежности. Если в телеграфии скорость передачи информации (с учетом возможности оператора и телеграфных аппаратов в целом) не превышает несколько десятков бит в секунду, то между ЭВМ она может достигать величины, составляющей несколько миллионов бит в секунду.
При передаче данных, как правило, требуется более высокая достоверность принятой информации, чем в телеграфии. Коэффициент ошибок по знакам, определяется в виде
,
(3.4)
где n — общее количество переданных знаков (букв, цифр);
nош — количество знаков, принятых ошибочно.
Если в телеграфии он определяется величиной р =3.10-3, то в СПД - р=10-6 - 10-10.
Это различие объясняется тем, что в телеграфии передаются в основном смысловые сообщения, которые обладают большой естественной избыточностью, позволяющей получателю исправлять "по смыслу" значительную долю ошибок. Избыточность языка составляет (60—70%), что значительно облегчает требования к достоверности телеграфной передачи.
Цифровая информация в СПД не обладает естественной избыточностью, позволяющей исправлять ошибки. Даже сравнительно редкие ошибки могут совершенно исказить содержание информации, вводимой в ЭВМ, и, следовательно, результаты ее работы. Поэтому в системах передачи данных применяют специальные меры повышения достоверности на основе кодирования двоичных символов.
И, наконец, учитывая исключительную важность автоматизированных комплексов, построенных на базе использования ЭВМ, к ним предъявляются повышенные требования по надежности.
Структурная схема системы передачи данных, осуществляющей передачу информации для обработки ее ЭВМ, изображена на рис. 3.11.
рис.3.11
Здесь новыми, по сравнению с рассмотренными ранее, являются сле-дующие элементы:
ИД — источник данных;
ПД (ЭВМ) — получатель данных;
ООД — оконечное оборудование данных;
УЗО - устройство защиты от ошибок;
УПС - устройство преобразования сигналов.
Сообщение (данные), представляющее собой набор букв, цифр и условных знаков, поступающих от ИД в формализованном виде, преобразуется в первичный электрический сигнал с помощью оконечного оборудования данных. Первичный электрический сигнал с выхода ООД поступает на устройство защиты от ошибок, в котором осуществляется избыточное кодирование, с целью повышения достоверности передачи данных по каналу связи. Сигнал, имеющий вид импульсов постоянного тока, с выхода УЗО поступает на устройство преобразования сигналов для получения формы сигнала, удобной к передаче по каналу ТЧ. Достигаться это может на основе использования одного из видов модуляции: амплитудной, частотной, фазовой.
Совокупность УПС и УЗО составляет аппаратуру передачи данных (АПД) (в отдельных случаях АПД может состоять, только из УПС).
Оконечное оборудование данных и АПД составляет оконечную установку передачи данных (ОУПД). ОУПД располагают в так называемых абонентских пунктах (АП). Оборудование АП, часто называемое удалёнными терминалами, является фактически периферийным устройством ЭВМ, вынесенным к пользователю.
В СПД, использующей коммутируемые каналы, ОУПД с помощью абонентских линий соединяется с коммутационной аппаратурой (в частном случае это может быть АТС) с последующим выходом на МТС и магистрали связи. Для передачи данных могут выделяться как отдельные каналы ТЧ, так и типовые тракты.
На приемной стороне осуществляется преобразование сигналов в обратном порядке, т.е. в УПС осуществляется демодуляция сигналов, далее в УЗО - декодирование сигналов с целью коррекции ошибочно принятых сигналов. Затем ООД, функцию которого может также выполнять некоторое согласующее устройство (СУ), преобразует первичный электрический сигнал в форму, необходимую для обработки ЭВМ (получателя данных).
Согласующие устройства либо входят в состав ЭВМ, либо выполняются в виде отельных конструктивных блоков.
Процесс передачи данных в системе связи, изображенной на рис 3.11, подразделяется на два этапа. На первом этапе с помощью коммутационной аппаратуры и ВЧ системы передачи составляется канал связи. После этого на втором этапе осуществляется непосредственно передача данных. По окончании сеанса связи соединение автоматически разрушается, а освободившиеся устройства коммутации и каналы ВЧ системы могут использоваться для обслуживания других абонентов
В соответствии со схемой, представленной на рис 3.11, может осуществляется симплексный способ передачи от ИД к ЭВМ. Абонентские пункты могут работать также в дуплексном режиме или в режиме диалога с ЭВМ. В составе АП, в этом случае, помимо ранее названных устройств, должны быть устройства печати, а также отображения информации (экранные абонентские пульты или дисплеи). Оператор может послать в ЭВМ вопросы и получить от нее ответы, вносить необходимые при вычислении дополнительные данные или корректировать их в процессе диалога.
Дуплексный способ передачи информации может также применятся в СПД, содержащей в качестве ИД и ПД электронно-вычислительные машины. Структурная схема такого рода СПД представлена на рис. 3.12.
УЗО состоит из кодирующего устройства (КУ) и декодирующего (ДКУ).
рис.3.12
УПС, состоящее из модулятора (М) на передаче и демодулятора (ДМ) на приеме, носит сокращенное название модем.
Процесс передачи сообщений в схеме, изображенной на рис 3.12, не требует особых пояснений, он ясен, исходя из анализа ранее приведенной схемы (рис. 3.11)
Однако на первый взгляд кажущееся несущественным отличие двух схем (изменено местоположение УПС и коммутационной аппаратуры) на самом деле является принципиальным, если учесть следующее. Расположение коммутационной аппаратуры в соответствии с рис. 3.11 позволяет реализовать так называемый принцип коммутации каналов (КК), а расположение коммутационной аппаратуры в соответствии с рис. 3.12 -принцип коммутации сообщений (КС).
При коммутации каналов сначала организуется сквозной канал между источником и получателем сообщений, а затем осуществляется передача информации.
При этом выдерживается следующий алгоритм работы:
- выбывающий абонент с помощью вызывного устройства посылает в КА заявку, содержащую условный адрес вызываемого абонента, на соединение с вызываемым абонентом;
- коммутационная аппаратура по полученной заявке осуществляет соединение двух абонентов; после организации сквозного канала связи, вызываемый абонент получает сигнал вызова, а вызывающий - сигнал установления соединения;
- происходит обмен сообщениями между абонентами (симплексный, дуплексный, полудуплексный);
- по завершении сеанса связи КА разрушает ранее установленное соединение.
Если по какой-либо причине соединение абонентов не может быть обеспечено, коммутационная аппаратура посылает вызывающему абоненту сигнал занятости, т. е. имеет место отказ в заявке на обслуживание. Вследствие этого коммутационную аппаратуру, осуществляющую коммутацию каналов, называют системой с отказами.
При коммутации сообщений абонент передает всю информацию в аппаратуру коммутации. Причём, если сразу сообщение не может быть передано адресату (вследствие занятости коммутационных устройств или каналов ВЧ системы передачи), то оно запоминается и передается по мере освобождения в нужном направлении.
При коммутации сообщений реализуется следующий алгоритм работы:
- вызывающий абонент передает сообщение вместе с условным номером адресата (вызываемого абонента);
- в КА информация запоминается и в соответствии с переданным номером определяется канал, по которому должно быть передано сообщение;
- если этот канал свободен, сообщение немедленно передается;
- если канал занят, то информация хранится в запоминающем устройстве вплоть до освобождения канала;
- при хранении устанавливается очередь в соответствии с порядком поступления заявок на обслуживание и с учетом категории срочности.
Поэтому КА с коммутацией сообщений называют системой с ожиданием.
Система передачи данных, представленная схемой на рис. 3.11, является системой с коммутацией каналов, поскольку на КА поступает аналоговый сигнал, хранение которого в запоминающем устройстве представляет сложную задачу.
В то же время СПД, структурная схема, которая приведена на рис.3.12, может являться как системой с коммутацией каналов, так и сообщений. Это объясняется тем, что на КА поступает дискретный (двоичный) сигнал, хранение которого в запоминающих устройствах не представляет сложности.
КА с коммутацией сообщений размещается на так называемых центрах коммутации сообщений (ЦКС). Следует отметить, что в настоящее время находят практическое применение обе системы коммутации [6].