книги / Справочник по техническим средствам сбора и передачи информации

Технические средства сбора и передачи информации обладают рядом особен­ ностей. Их функционирование связано с транспортировкой сообщений, которые поступают в тракт обработки и передачи и покидают его через преобразователи, называемые оконечными устройствами (телетайпы, телефонные аппараты, автома­ тические датчики и т. д.).

ТССПИ реализовывают функции коммутации и функции передачи. Функции коммутации состоят в создании соединений по заданным направлениям и адре­ сам за определенный промежуток времени и их разрушение по истечении этого времени. Функции передачи состоят в обеспечении нормального прохождения сигналов (физических носителей сообщений) по созданным в результате коммута­ ции соединениям. В тех случаях, когда между пунктами передачи и приема суще­ ствуют постоянные соединения, функции коммутации отсутствуют, а канал пере­ дачи называется некоммутируемым.

Различают два метода коммутации — коммутацию цепей и коммутацию сообщений. Коммутация цепей предусматривает образование соединения между пунктами передачи и приема. Например, телефонная сеть, радиосеть, абонентский телеграф и т. д. Коммутация сообщений состоит в том, что сообщения передаются по ряду последовательных участков, причем каждый последующий пункт непо­ средственно соединен в период передачи только с предыдущим. На каждом пункте сообщения "запоминаются и затем направляются в следующие пункты. При ком­ мутации сообщений последние, пройдя очередной участок, покидают тракт пе­ редачи, т .е . между оконечными пунктами передачи и приема необходимо иметь столько пар оконечных приборов, сколько имеется участков. При коммуташ и цепей требуется всего два оконечных прибора. Метод коммутации сообщении, который иногда называют методом накопления и передачи, требует наличия промежуточных накопителей, операции переприема и накопления, а также значи­ тельных затрат времени. Тем не менее, этот метод обладает бесспорным достоин­ ством — он позволяет распределить равномерно нагрузку сети во времени.

ТССПИ должны обеспечивать прохождение и обработку не только основных сообщений, но и ряда вспомогательных, необходимых для контроля и управления функциями коммутации, сигнализации вызова абонента, иногда для контроля верности принятых основных сообщений и т. д.

ТССПИ могут содержать от одного до нескольких тысяч каналов, что позво­ ляет обеспечить их универсальность. Многоканальные системы передачи позво­ ляют осуществлять одновременную передачу различного рода сообщений. На­ пример, телевизионной программы, телефонных переговоров, телеграмм, и т. д.

Наконец, исходным сырьем и продукцией ТССПИ являются сообщения, кото­ рые, в свою очередь, характеризуются рядом наиболее общих групп свойств: пространственными, временными, информационными и физическими.

Перечислим ряд свойств сообщений для сигналов, входящих в эти четыре группы:

пространственные (количество и плотность расположения источников и по­ лучателей; распределение расстояний от источников к получателям; простран­ ственные соотношения между каналами; распределение одноименных физических размеров сообщений);

временные (распределение начальных моментов во всех рассматриваемых интервалах времени; распределение длительности сообщений; распределение форм сигналов; распределение сообщений с различными информационными свой­ ствами);

информационные (применяемые языки и коды; информационное содержание — как статистическое, так и семантическое; эффективность; скорость прохождения информации);

физические (виды волновых явлений; характеристики волн (частот), исполь­ зуемые для кодирования различных входов; методы передачи, Коммутации и об­ работки накопленных вызовов; формы сигналов; взаимная корреляция между сходными и кыходньмн сигналами; размещение сигналов в полосе частот или

распределение во времени; частотные спектры: амплитудный, фазовый и энерге­ тический).

Для транспортировки сообщений (сигналов) необходим носитель. Электри­ ческие носители можно разбить на два класса: носители, обеспечивающие на­ правленную передачу (проводные линии и волноводы), и носители, в которых пере­ дача ненаправлена и сам носитель не ограничивает пути передачи (радиоиосители). Направленные носители: отдельный провод; пара проводов (открытый провод и кабель); коаксиальный кабель (наземный и подземный); волноводы (пря­ моугольные и круглые); другие виды носителей. Направленные носители: акус­ тические носители; радионосители у земной поверхности; радиоволны, распро­ страняющиеся в пределах прямой видимости; радиоволны, распространяющиеся посредством тропосферного и ионосферного рассеяния; ионизированная газовая плазма (для космической связи); радиоволны, распространяющиеся посредством ионосферного отражения.

Выбор того или иного класса носителей существенно отражается на струк­ туре сети передачи информации, составе и характеристиках каналообразующей аппаратуры. Перечислим некоторые соображения, определяющие выбор носи­ телей:

радионоситель незаменим, если требуется передача информации с подвиж­ ных объектов или на подвижный объект;

радионосителю отдается предпочтение в условиях, когда прокладка провод­ ных линий невозможна, затруднена или экономически нецелесообразна;

радионосители предпочтительны в экстренных случаях, при необходимости быстрой организации линии или сетей передачи информации в аварийных ситуа­ циях.

Во всех других случаях предпочтение обычно отдают использованшо,, направ­ ленных носителей.

Глава II. РАДИОСВЯЗЬ

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Радиосвязь — это передача сообщении электрическими сигналами без про­ водов. Односторонняя радиосвязь обеспечивает передачу сообщений в одном, двусторонняя — в обоих направлениях. Симплексная радиосвязь предусматрива­ ет поочередный обмен информацией путем коммутации приемно-передающей аппа­ ратуры (рис. 5, а) и требует одной рабочей частоты. Дуплексная радиосвязь предусматривает одновременный или поочередный двусторонний обмен информа­ цией без коммутации и требует двух разнесенных частот Д и / 2 (рис. 5,.б).

Канал радиосвязи — это совокупность технических средств и среды рас­ пространения радиоволн, обеспечивающих передачу сообщений от источника информации к получателю. Каналы радиосвязи делятся на непрерывные, если входные и выходные сообщения непрерывны, дискретные, если входные и выход­ ные сообщения дискретны, и непрерывно-дискретные (дискретно-непрерывные) в зависимости оттого, какое из сообщений (входное или выходное) непрерывно или дискретно.

Линия радиосвязи — совокупность всех устройств и среды распространения радиоволн, обеспечивающих радиосвязь (рис. 6).

Радиосеть — это совокупность линий радиосвязи, работающих на общих частотах. Радиосети бывают коммутируемыми и некоммутируемыми.

Ретрансляция — это прием слабых сигналов на частоте Д, усиление и переизлучение их на частоте Д (рис. 7). Ретрансляция может осуществляться в опре­ деленной зоне (например, телевизионная ретрансляция) или в заданном направ­ лении. Принцип ретрансляции применяют при построении радиорелейных линий

система радиосвязи достаточно сложна во взаимосвязях, большинство проте­ кающих в ней процессов имеет вероятностную (случайную) природу. Поэтому, например, оценку качества функционирования системы следует производить с учетом всех воздействующих на нее факторовх (характеристика аппаратуры, среда распространения радиоволн, психофизиологические особенности персонала, внеш­ ние условия и т. д.);

Рис. 7. Схемы, поясняющие принцип ретрансляции:

ПС — промежуточная станция.

Рис. 8. Структурная схема многоканальной радиосвязи с исполь­ зованием аппаратуры уплотнения:

Рассмотренные ограничения не всегда в равной степени влияют на конкрет­ ные системы, и предварительная оценка позволит расположить их по степени важности, а также определить несущественные или маловероятные факторы.

Рис. 9. Структурная схема системы радиосвязи крупного административнохозяйственного центра.

В связи с этим будем рассматривать конкретные системы радиосвязи в совокуп­ ности четырех составляющих: правил функционирования; человека как элемента системы; технических средств; комнлекса внешних условий.

2. СОСТАВНЫЕ ЧАСТИ СИСТЕМ РАДИОСВЯЗИ

Правила функционирования

Правила функционирования — это совокупность организационно-техни­ ческих решений, способствующих наиболее целесообразному функционированию системы.

Особенностью систем радиосвязи, коренным образом отличающей их от всех других систем, является использование в качестве переносчика электри­ ческих сигналов радиоволн, что, представляет международную проблему, раз­ решаемую Международным консультативным комитетом по радио (МККР), одного из органов Международного союза электросвязи (МСЭ).

3-Ю 10м

Видимый сбет /излучение u Гамма-лучи

спектр — новый природный ресурс, используемый человечеством на протяжении менее 100 лет. Основными особенностями радиоспектра как ресурса, отличаю­ щими его от других природных ресурсов (полезные ископаемые, вода, топливо

и др.), являются:

неистощимость —- радиоспектр используется, но не расходуется;

ограниченность; взаимосвязь пространства,- времени и частоты, позволяющая многократно

использовать одни и те же участки радиоспектра путем разноса соответствующих систем в пространстве, во времени или по частоте с учетом свойств распростра­ нения;

международный характер; нецелесообразность использования для решения задач, которые легко могут

быть решены другими средствами; подверженность действию радиопомех — отрицательного результата широ­

кого использования электричества во всех областях человеческой деятельности и некоторых природных явлений.

На рис. 10 схематически изображен частотный спектр электромагнитных волн. Радиоволны занимают в нем наибольшую часть (от 10” ? до 10“ гц). Частот­ ная емкость радиоспектра, которая составляет 10й гц, что на три порядка больше частотной емкости спектра видимого света, свидетельствует о больших резервах, скрытых в этом спектре.

Распределение радиоспектра по диапазонам в соответствии с регламентом радиосвязи (п. 112), принятым в Женеве в 1959 г., приведено в табл. 1. При рас­ смотрении табл. 1 следует иметь в виду, что диапазоны сантиметровых и дед» мет-

ровых волн часто объединяют термином сверхвысокие частоты (СВЧ), а метровых, дециметровых и сантиметровых — термином ультракороткие волны (УКВ). Кроме того, радиоволны иифразвуковых и звуковых частот, имеющие электро­ магнитную природу, не следует смешивать со звуковыми волнами, обладающими акустическими свойствами.

Прежде чем перейти к изложению Международных рекомендаций по исполь­ зованию радиоспектра, рассмотрим особенности распространения радиоволн соответствующих диапазонов, а также познакомимся с Международной класси­ фикацией радиослужб.

Свободно распространяющимися, или прямыми, называют радиоволны, су­ ществующие в свободном пространстве при отсутствии каких-либо тел и предме­ тов на пути распространения, которые могли бы исказить поле волны. Напряжен­ ность поля прямой волны (действующее значение), мв/м,

направленности антенны; г — расстояние от излучающей антенны до точки прие­ ма, км.

Земными, или поверхностными, называют радиоволны, распространяющиеся над поверхностью Земли и частично огибающие ее. Дальность распространения

воздушная фиксированная служба — фиксированная служба, предназначен­ ная для передачи сведений, относящихся к воздушной навигации и безопасности полетов;

служба радиовешрния—служба, радиопередачи которой предназначены для непосредственного приема населением. Эта служба может осуществлять пере­ дачи звуков, изображения и др.;

подвижная служба— служба радиосвязи между подвижной и базовой стан­ циями или между подвижными станциями;

воздушная подвижная служба— подвижная служба между авиационными наземными станциями и станциями воздушных судов или между станциями воз­ душных судов, в которой могут также участвовать станции спасательных средств; морская подвижная служба— подвижная служба между береговыми и судо­ выми станциями или между судовыми станциями, в которой тадже могут участ­

вовать станции спасательных средств; наземная подвижная служба — подвижная служба между базовыми станциями

и наземными подвижными станциями или между наземными подвижными стан­ циями;

служба радионавигации — служба радиосвязи между земными станциями и космическими станциями или между космическими станциями; между земными станциями в случае ретрансляции сигналов космическими станциями, а также в случае передачи или отражения от объектов в космосе, исключая отражение и рассеяние ионосферой или в земной атмосфере;

радиоастрономия — астрономия, основанная на приеме радиоволн космичес­

зей и технических исследований, осуществляемая любителями, т. е. лицами, имеющими на это должное разрешение и интересующимися радиотехникой исклю­ чительно в личных целях и без какой-либо материальной заинтересованности; служба стандартных частот — служба радиосвязи для научных, техничес­ ких и других целей, обеспечивающая передачу определенных частот установлен­

ной высокой точности, предназначенных для всеобщего приема; служба сигналов времени — служба радиосвязи для передачи сигналов вре­

мени установленной высокой точности, предназначенных для всеобщего приема. Регламентом радиосвязи, который является международной рекомендацией общего характера, не исчерпываются правила функционирования системы связи. На его основе разрабатываются внутригосударственные планы частот, в соответ­ ствии с которыми производится выделение и присвоение частот различным радио­ службам. В СССР планирование радиоспектра осуществляется Междуве­ домственным комитетом по распределению радиочастот, а присвоение частот —

Государственной инспекцией электросвязи Министерства связи.

Таким образом, регламентация систем радиосвязи осуществляется по следую­ щей схеме:

1)международная регламентация, включающая целесообразное распреде­ ление радиоспектра в четырех аспектах: а) между службами, с правом исключи­ тельного, вторичного или совместного использования; б) по районам мира с целью многократного использования одних и тех же диапазонов при условии минимума взаимных помех; в) во времени, с целью поочередного использования различными службами одних и тех же диапазонов; г) в пространстве, с целью многократного использования одних и тех же диапазонов даже в пределах одного района (на­ пример, космическими службами и радиорелейными линиями связи);

2)региональная регламентация — соглашения между группами государств одного или смежных районов о совместном использовании отдельных диапа­ зонов (например, для воздушных, морских или наземных подвижных радио­ служб, трассы которых пересекают территории соответствующих государств).