Введение.

Развитие техники передачи сообщений (информации) без использования проводных каналов связи началось с момента изобретения великим русским учёным А.С.Поповым первых радиоприёмного и радиопередающего устройств. Одним из условий научно - технического прогресса является обеспечение передачи всё возрастающих потоков информации различных видов (телефонных переговоров, телеграмм, программ вещания и телевидения, данных для ЭВМ и др.).

Вследствие этого электрическая связь, предназначенная для передачи информации всех видов на любые расстояния с требуемой быстротой и точностью, играет очень важную роль. Сеть электрической связи, по которой осуществляется передача информации всех видов, включает в себя линии связи различных типов (кабельные, радиорелейные, воздушные, спутниковые) и аппаратуру многоканальных систем передачи, позволяющую организовать по каждой физической цели одновременную и независимую передачу сигналов многих видов информации.

Краткий очерк развития техники и теории связи и управления.

Различные области техники, связи и управления в первые периоды своего существования развивались разрозненно, и лишь впоследствии в той или иной мере вступали во взаимодействие друг с другом.

Еще в 1820 году знаменитый французский учёный А.М.Ампер предложил использовать для передачи сигналов магнитную стрелку, отклоняемую током, текущим по проводнику. В 1832 году русский учёный П.Л.Шиллинг продемонстрировал- первый электромагнитный телеграф для передачи слов и цифр • условным шестизначным кодом. В 1837 году американцем С.Морзе была предложена конструкция электромагнитного телефонного аппарата, а в 1838 году разработан, к нему код.

Следующим этапом развития телеграфной связи явилось изобретение в 1850 году русским академиком Б.С.Якоби буквопечатающего телеграфного аппарата, который явился прообразом синхронного буквопечатающего телеграфного аппарата. В 1839 году Б.С.Якоби предложил электромагнитный телеграфный аппарат, создающий изображение, рисуемое карандашом, то есть обеспечивал факсимильную передачу. В начале XX столетья англичанин А.Корн предложил телеграфный аппарат, где считывающее остриё было заменено оптическим лучом, с преобразованием отражённых лучей при помощи фотоэлемента.

Телефонная связь известна с 1878 года, после того как американский инженер А.Г.Бели изобрёл телефон, хотя первые попытки реализации телефона, то есть технического устройства для передачи речи на расстояния при помощи электричества, были сделаны Ч. Бурселем (Франция) в 1854 году.

В 1878 году Д.Юз (США) изобрёл микрофон; в 1881 году русский физик П.М.Голубицкий усовершенствовал телефон. В 80-х и 90-х годах XIX века были изобретены автоматические телефонные станции. В настоящее время телефон служит основным средством внутригородской связи и широко применяется для междугородной связи.

Революцию в технике связи произвело изобретение радио, то есть беспроволочной передачи сигналов с помощью электромагнитных волн. Предпосылкой этого крупнейшего изобретения явились фундаментальные работы учёных-физиков, создавших классическую электродинамику. Великая заслуга А.С.Попова состояла в том, что он понял, каким образом можно использовать достижения электродинамики для осуществления беспроволочной связи, - и не только понял, но и осуществил свои идеи. Попов продемонстрировал 24 марта 1896 года первую в мире систему радиосвязи. Из одного здания Петербургского университета в другое на расстоянии в 250 метров была передана радиотелеграфная депеша. В настоящее время радиосвязь получила разностороннее развитие в радиорелейной, тропосферной, ионосферной и спутниковой связи. Первый спутник запущен в СССР в 1957 году, а с 1962 года начинают организовываться первые спутниковые линии связи. Изобретение в 1954 году квантовых генераторов советскими учёными Н.Г.Басовым и А.М.Прохоровым положило начало оптической связи. Дальнейшее развитие оптическая связь получила после изобретения оптических волноводов (световодов, волоконно-оптических линий связи). Быстрое развитие волоконно-оптической техники позволяет предположить, что в ближайшее время системы оптической связи, работающие по оптическим волноводам, заменят действующие системы многоканальной связи по кабельным проводным линиям.

Одним из важнейших видов связи, является телевизионная связь. Приёмная электроннолучевая трубка была изобретена профессором Петербургского технологического института Б.Л.Розингом в 1907 году. В 1911 году он впервые продемонстрировал телевизионный приём. Однако лишь в 1925 году англичанин Дж.Л.Берд и американец Н.Ф.Денкинс предложили систему, позволившую на практике реализовать чёрно-белое телевидение,

Одним из первых применений радио было использование его для связи с подвижными объектами. В марте 1897 года в России впервые в мире была осуществлена связь между Кронштадтом и парусно-моторной яхтой, так родилась радиосвязь с подвижными объектами. Сейчас радио используется для связи с подвижными объектами, находящимися на суше и под землёй, на воде и под водой, в атмосфере земли и в космическом пространстве. С помощью радио на подвижные объекты и с них передаются телевизионные и телефонные сообщения, радиотелеметрическая информация, сигналы управления, ведётся измерение параметров движения и место определения подвижных объектов.

Особенно быстрыми темпами, в течение последних 10 лет, развивается сухопутная радиосвязь с подвижными объектами, которая является неотъемлемым звеном управления народным хозяйством, без неё невозможна организация основных технологических процессов в промышленности, в сельскохозяйственном производстве, на транспорте. Системы связи с подвижными объектами, общего пользования представляют абонентам большой комплекс услуг, начиная от образования диспетчерских и технологических сетей отдельных ведомств, работающих на своего ведомственного диспетчера, до автоматического соединения с абонентами городской телефонной сети, и по междугородним и международным линиям связи. Создание систем связи общего пользования и у нас в стране, и за рубежом идёт очень быстрыми темпами, учитывая, что технические и экономические показатели, эффективность использования частного спектра радиотелефонных систем связи общего пользования, значительно превосходят эти характеристики ведомственных систем.

Развитие систем связи общего пользования идёт по двум направлениям - создание систем с большими зонами обслуживания (радиальных систем) и систем с малыми зонами обслуживания (территориальных систем), как правило, с «сотовой» структурой.

Территориальные системы связи имеют ряд преимуществ перед радиальными системами. Главным является то, что они обеспечивают высокие надёжность и качество связи по всей рабочей зоне. Это объясняется следующим. В СПР общего пользования качество телефонных сообщений, передаваемых по радиоканалам в условиях изменяющейся помеховой обстановки, должно соответствовать нормам и требованиям, предъявляемым к телефонным проводным линиям связи. Для решения этой задачи в СПР необходимо обеспечивать заданное значение сигнал - шум на входах приёмников подвижных объектов, находящихся на всей территории зоны, обслуживаемой центральной станцией. В территориальных системах центральная станция обслуживает небольшие по площади зоны, определяемые окружностью радиусом 1,5...2 км, на всей территории которых обеспечивается высокое качество телефонных сообщений. В радиальных системах, где центральная станция обслуживает зону большой площади (радиусом 50... 100 км) при работе в условиях плотной застройки из-за многолучевого распространения, наличия радио затененных зон, динамический диапазон сигнала очень большой, и возможны случаи пропадания сигнала.

Другим важным достоинством территориальных систем является экономия частотных ресурсов за счёт повторного использования одних и тех же частот в различных зонах, обслуживаемых системой.

Благодаря указанным преимуществам, а также высокой унификации аппаратуры подвижных объектов и центральных станций, надёжности эксплуатации, автоматизации всех этапов связи территориальные системы с «сотовой» структурой широко внедряются в практику. Однако реализация таких систем технически гораздо сложнее по сравнению с реализацией радиальных.

СПР общего пользования в настоящее время являются дополнением городских телефонных сетей. Однако если число абонентов городских телефонных сетей в промышленно развитых странах мира имеет тенденцию к стабилизации, то число систем связи с подвижными объектами непрерывно растёт, и темпы роста их с каждым годом увеличиваются. В недалёком будущем число абонентов систем связи-» с подвижными объектами сравняется и возможно превысит число абонентов городских телефонных сетей. Можно отметить также, что уже сейчас при построении территориальных систем связи с подвижными объектами, проводная телефонная сеть используется как вспомогательная. В будущем, по-видимому, произойдёт полное слияние сетей радиосвязи с подвижными объектами, с проводными телефонными сетями в единую объединённую информационную сеть радиопроводной связи. Если рассматривать радиосвязь как единственную на данном этапе развития общества техническую возможность связи с подвижными объектами и учитывать ограниченность частотного ресурса, а также то, что воздушная среда является плохим каналом для распространения световых волн, можно предположить, что развитие объединённых радиопроводных информационных сетей пойдёт по следующему направлению. Все абоненты стационарной сети будут получать информацию (телевизионную, телефонную, цифровую) по кабельным каналам, в основном по световодам, а частотный ресурс будет использоваться главным образом для обмена аналогичной информацией с абонентами, находящимися на подвижных объектах, оборудованных радиостанциями, и абонентами, имеющими индивидуальные носимые радиостанции, которые в недалёком будущем будут иметь большинство граждан промышленно-развитых стран мира подобно тому, как сейчас они имеют наручные часы.

Дальнейшее развитие теории и техники систем и сетей связи, схемотехники и технологии производства аппаратуры, вычислительной техники и систем управления приведёт к принципиально новым подходам к проблемам связи и передачи информации. Создание портативного средства связи, универсального по своему исполнению, позволяющего абоненту связываться с другим абонентом, находящимся ] любой точке земного шара, а также с любой информационной системой с целью передачи и получения необходимых сведений, из банка данных, приведёт к тому, что на этом этапе развития связи, отпадёт необходимость в стационарных телефонных аппаратах, телефонной аппаратуре, так как индивидуальное портативное средств связи будет обеспечивать требуемый выход к необходимым источникам информации через автоматическую сеть наземных стационарных пунктов и спутников связи. Такая глобальная информационная система радиопроводной связи может быть создана после 2000 года, однако фундамент её создания должен закладываться уже сегодня, в том числе при разработке единой автоматизированной сети связи страны.