Системы телеграфной связи

том. Следовательно, телеграфная связь реализуется системой, со­ стоящей из двух оконечных телеграфных аппаратов, соединенных каналом связи.

Как'отмечалось в предыдущей главе, в системах передачи дис­ кретны* сообщений используется кодовый метод преобразования сообщения в сигнал и обратно. Смысл этого метода заключается в том, что знаки сообщения при передаче заменяются кодовыми комбинациями, составляемыми из определенных элементов. При этом каждому знаку сообщения соответствует своя комбинация. Совокупность всех используемых комбинаций составляет телеграф­ ный код. Старейшим и наиболее известным является код Морзе, комбинации которого составляются из двух различных элемен­ тов — «точка» и «тире».

При использовании кодов передача сообщений сводится к передаче двух различных элементов кодовых комбинаций. Преоб­ разование комбинации в сигнал осуществляется с помощью уст­ ройств, имеющих два устойчивых состояния. Простейшими двоич­ ными устройствами являются контакты, последовательно замыкаю­ щие и размыкающие линейные электрические цепи. При замыка­ нии цепи в канал подается токовый импульс, соответствующий одному элементу комбинации, например «1», а при размыкании (тока в цепи нет) — бестоковый импульс, соответствующий эле­ менту «О». Дискретный сигнал, полученный таким образом, пред­ ставляет собой комбинации токовых и бестоковых импульсов оп­ ределенной длительности, последовательно передаваемых в канал связи.

Итак, процесс преобразования знаков сообщения в сигнал начинается с кодирования, в результате которого знаки заменя­ ются кодовыми комбинациями. Затем элементы комбинации после­ довательно преобразуются в элементы сигнала, т. е. в импульсы тока. Эти функции выполняются специальными устройствами пере­ дающей части оконечного телеграфного аппарата.

Приемник системы телеграфной связи выполняет обратное преобразование сигнала в сообщение в следующей последова­ тельности. Вначале элементы сигнала поочередно принимаются, преобразуются в элементы кодовой комбинации и запоминаются. Затем определяется знак, соответствующий принятой кодовой комбинации, т. е. выполняется операция, обратная кодированию, называемая декодированием. Процесс приема заканчивается за­ писью знака на бумаге. Все перечисленные операции выполняются специальными устройствами приемной части оконечных телеграф­ ных аппаратов.

Системы передачи данных

Системы передачи данных не имеют принципиальных отличий от систем телеграфной связи. В них также используют условный

иприемника не отличаются от соответствующих элементов системы телеграфной связи. Однако, как отмечалось в гл. 5, системы пе­ редачи данных способны передавать дискретные сообщения значи­ тельно быстрее и точнее, т. е. обеспечивать более высокие скорость

икачество передачи сообщений. Они гарантируют заданную вер­ ность передачи при любой практически необходимой скорости передачи сообщений. Это достигается благодаря использованию дополнительных устройств повышения качества передачи сообще­ ний, которые конструктивно объединяются с передатчиками и приемниками систем передачи данных, образуя приемопередаю­ щие устройства, называемые аппаратурой передачи данных АПД. Одна часть АПД, выполняющая различные преобразования сигна­ лов при передаче, размещается на передающем, а вторая, обес­ печивающая прием, корректировку и другие преобразования сиг­ налов и кодовых комбинаций, размещается на приемном конце системы передачи данных.

Устройства повышения качества передачи позволяют обнару­ живать или даже исправлять ошибки в сообщениях, появляющиеся в процессе передачи. Системы передачи данных используют двух­ сторонний канал; обратный канал используется для борьбы с ошиб­ ками. На рис. 6.8 приведена схема системы передачи данных для передачи сообщений в одном направлении (слева направо).

6.4. НЕКОТОРЫЕ СПЕЦИАЛЬНЫЕ

СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ

Кроме перечисленных видов электросвязи существуют и широко применяются такие, которые реализуются своими особыми системами, отличными по устройству, принципу работы и назначению от всех описанных выше. К ним относятся системы телеметрии (телеизмерений), телесигнализации, телеуправления, радиолокации, радионавигации и др.

Системы телеметрии предназначены для выполнения следующих операций: измерения параметров, характеризующих различные процессы, происходящие во вредных средах, в недоступных местах или на удаленных объектах; передачи сообщений о результатах измерений; приема, накопления, обработки и выдачи данных для использования. Обьектами телеметрии могут быть, например, косми­ ческие корабли, а измеряемыми параметрами — давление, температура, состав 48

информации часто используются вычислительные машины, сопрягаемые с радио­ локатором.

Электросвязь применяется также для определения кораблями, самолетами и другими объектами своего местоположения на поверхности Земли или| в космосе. Эти задачи выполняют специальные системы электросвязи, называемые радиона­ вигационными. Они состоят из двух или нескольких стационарных |и постоянно работающих радиопередающих станций с известными координатами; располож!е- ния, называемых радиомаяками. Бортовые радиоприемные и другие устройства по сигналам, принимаемым от радиомаяков, определяют местоположение подвижного объекта. Например объекту 0, изображенному на рис. 6.9, для определения своего положения относительно радиомаяков М| и Мг достаточно определить величины углов а\ и СС2.

Во многих отраслях народного хозяйства применяются специальные промыш­ ленные телевизионные системы, улучшающие условия, обеспечивающие безопас­ ность и повышение производительности труда. Расширяется применение специаль­ ных телевизионных систем в медицине и других областях науки и техники.

Гл а в а 7 СЕТИ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ

7.1.КЛАССИФИКАЦИЯ СЕТЕЙ

Внаши дни каждый человек пользуется теми или иными услугами электросвязи: слушает радио, смотрит телевизионные передачи, разговаривает по телефону, от­ правляет и получает телеграммы и т. д. В любом случае услуга электросвязи

заключается в передаче сообщения на расстояние. Отправителями (источниками) и получателями (потребителями) сообщений являются люди или устройства, об­ служиваемые людьми, например ЭВМ. Для передачи каждого сообщения нужна система электросвязи в виде совокупности определенных технических устройств (средств). Систем электросвязи, а следовательно, и технических средств требуется очень много, поскольку речь идет о возможности предоставления услуг электро­ связи всем желающим. Например, каждый радиослушатель пользуется «своей» системой электросвязи, состоящей из многих различных устройств. Количество подобных систем равно числу индивидуальных радиоприемников. В рассматриваемом примере передаваемое звуковое сообщение предназначено одновременно боль­ шому числу слушателей, поэтому передающая часть таких систем является общей для этих слушателей. Аналогичная ситуация имеет место в телевидении, где коли­ чество «индивидуальных» систем электросвязи для передачи и приема телевизи­ онных программ определяется числом телевизионных приемников. Для каждого телефонного разговора также нужна система электросвязи, обеспечивающая пере­ дачу и прием речевых сообщений. Сколько же нужно таких систем, чтобы удов­ летворить всех желающих поговорить по телефону? По-видимому очень много!

Создание системы для любого вида электросвязи предполагает организацию канала электросвязи между пунктами передачи и приема сообщения и подклю­ чение к нему оконечных абонентских устройств. Для выполнения этих операций используется специальная аппаратура коммутации, позволяющая образовать тракт для передачи электрических сигналов.

Совокупность технических средств, обеспечивающих передачу и распределение сообщений, образует сеть электросвязи. В зависимости от вида электросвязи сети присваивается название телефонной, телеграфной, передачи данных, передачи газет, звукового вещания, телевизионного вещания.

Часть сетей предназначена для передачи сообщений, имеющих частный, инди­ видуальный характер, т. е. сообщений, представляющих интерес только для от­ дельных людей. К таким сетям относятся телефонная, телеграфная, факсимильная и передачи данных.

Сети звукового и телевизионного вещания, а также передачи газет обеспе­ чивают передачу сообщений, имеющих массовый характер, т. е. представляющих интерес одновременно для большого числа людей.

Сети электросвязи в большинстве случаев являются сетями общего пользо­ вания в том смысле, что каждый человек может использовать их для передачи и приема или только приема различных сообщений.

7.2. СЕТИ ПЕРЕДАЧИ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ СООБЩЕНИЙ

Сети передачи индивидуальных сообщений объединяют огромное число различных технических устройств, расположенных по боль­ шой территории. Телефонная сеть, например, объединяет многие миллионы телефонных аппаратов, десятки тысяч километров линий связи, большое количество каналообразующей и коммутационной аппаратуры и много другого специального оборудования, располо­ женного на территории всей страны. Сотни тысяч телеграфных аппаратов и множество различного оборудования объединяет те­ леграфная сеть, также охватывающая всю территорию страны. Зна­ чительно меньше по своим масштабам сети передачи данных и факсимильной связи.

К сетям передачи индивидуальных сообщений предъявляются определенные требования. Важнейшим из них является требова­ ние, предъявляемое теми, кто пользуется услугами этих сетей,— абонентами. Оно заключается в ток, что сеть должна обеспечить каждому абоненту возможность в удобное для него время связаться с любым другим абонентом и передать определенное сообщение. Для выполнения этого требования сеть должна быть построена по определенному принципу. Один из принципов построения, называе­ мый «каждый с каждым», показан на рис. 7.1, а. В этом случае сеть состоит из пунктов А и соединительных линий СЛ, связываю­ щих все пункты между собой. В пунктах сети размещаются оконеч­ ные абонентские устройства систем электросвязи, поэтому эти пункты называются о к о н е ч н ым и , или а б о н е н т с к и м и . Сое­ динительные линии выполняют роль каналов электросвязи между оконечными устройствами. Каждый абонент такой сети имеет постоянную и прямую связь со всеми другими абонентами. Сеть, построенная по принципу «каждый с каждым», надежна, отличает-

Рис. 7.1. Принципы построения сетей передачи индивидуальных сообщений:

ся оперативностью и высоким качеством передачи сообщений. Од­ нако на практике она применяется только при небольшом числе абонентов. Объясняется это тем, что с ростом числа абонентских пунктов быстро растет число и суммарная длина соединительных линий сети. В результате сеть становится громоздкой, а ее стои­ мость непомерно высокой.

Другой принцип построения сети для передачи индивидуаль­ ных сообщений, называемый р а д и а л ь н ы м , показан на рис. 7.1, б. Сеть, построенная таким образом, иначе называется з в е з д о ­ о б р а з н о й . Такая сеть имеет много абонентских пунктов А и один узловой пункт С. На оконечных пунктах установлены абонентские устройства, а на узловом — станция коммутации, к которой с

нейных сооружений из-за увеличения средней длины абонентских линий.

На рис. 7.1, в приведена схема построения сети, имеющей три станции коммутации С|, С2, С3, к каждой из которых с помощью абонентских линий подключены абонентские аппараты близко расположенных абонентов. Аппарат каждого абонента является оконечным пунктом сети. Каждый аппарат подключен только к одной станции. Все станции между собой связаны соединитель­ ными линиями по принципу «каждый с каждым». Структура се­ ти позволяет устанавливать соединения между любыми абонентами через одну или две станции. Подобную структуру имеют, например, телефонные сети многих городов, если число абонентов в них (емкость сети) не превышает 80 90 тыс. При этом число станций не превышает десяти.

Телефонные сети крупных городов обычно имеют несколько групп телефонных станций, подобных рассмотренной. Каждая группа

районов осуществляется через специальные узлы. На рис. 7.1, г

приведена одна из возможных схем построения сети с двумя узло­ выми районами. С целью упрощения рисунка не показаны або­ нентские пункты сети, связанные со станциями по радиальному принципу. Телефонные станции внутри каждого узлового района

связаны по принципу «каждый с каждым». Связь между узловыми районами проходит через специальные станции — узлы исходящих УИС и входящих УВС сообщений. Такой принцип построения сетей электросвязи со станциями нескольких уровней, взаимодействую­

вают связь между собой через несколько промежуточных станций. Телеграфные сети также строятся по радиально-узловому принципу с учетом административно-территориального деления страны (рис. 7.2). Оконечными пунктами А телеграфной сети являются либо отделения связи, либо телеграфные абоненты, распо­ лагающие телеграфной аппаратурой. Функции узловых пунктов УП выполняют телеграфные станции коммутации. Сеть имеет уз­ ловые пункты трех уровней. Узловые пункты первого уровня УП| организуются в каждом административном районе и поэтому назы­ ваются р а й о н н ы м и у з л а м и РУ Все оконечные пункты, рас­ положенные на территории района, подключены с помощью або­ нентских линий к УП1 (РУ). Узловые пункты второго уровня УП2 организуются, как правило, в областных центрах и называются областными узлами ОУ Все УП| (РУ) имеют каналы телеграфной связи КТ с УП2 (ОУ). Функции узловых пунктов третьего уровня (УПз) выполняют главные узлы ГУ сети, организуемые в регионах, охватывающих несколько областей. Все УП2 (ОУ), находящиеся на территории региона, имеют каналы телеграфной связи со своим УП3 (ГУ). Главные узлы телеграфной сети соединены между собой каналами телеграфной связи по принципу «каждый с каждым». При таком принципе построения сети телеграфные сообщения про­

ходят через один — шесть промежуточных узловых пунктов.

Сеть передачи данных имеет в целом такую же структуру пост­ роения, как и телеграфная. Более высокие требования, предъявляе­ мые к качеству передачи данных, вынуждают применять более сложную аппаратуру на оконечных и узловых пунктах.

Факсимильные сети строятся на базе телефонной сети.

Таким образом, сети, предназначенные для передачи индиви­ дуальных сообщений, строятся в основном по радиально-узловому принципу, обеспечивающему наименьшую стоимость создания сети и высокую эффективность использования сложных и дорогостоящих средств электросвязи.

7.3. АЛГОРИТМ ПЕРЕДАЧИ

ИНДИВИДУАЛЬНЫХ СООБЩЕНИЙ.

СПОСОБЫ КОММУТАЦИИ В процессе передачи телефонных сообщений непосредственное

участие принимают люди (абоненты), ведущие переговоры. Оче­ видно, это возможно лишь в том случае, если телефонные аппараты этих абонентов, расположенные на разных оконечных пунктах

сети, связаны каналом связи или общей электрической цепью неза­ висимо от того, через сколько узловых пунктов проходит связь. Как отмечалось выше, для абонентов одного города число промежуточ­ ных узлов может быть от одного до трех, для иногородних абонен­ тов их может быть и больше, так как в этом случае добавляются междугородные телефонные станции городов. Электрическая цепь (канал), состоящая из нескольких участков и обеспечивающая передачу сигналов между двумя абонентами, называется с о е д и ­ н и т е л ь н ы м т р а к т о м .

Тракт передачи телефонных сообщений, состоящий из четырех участков с (I IV) с тремя станциями показан на рис. 7.3. Как видно из рисунка, для создания общей электрической цепи (прямого канала) между абонентами на каждой станции необходимо обес­ печить электрическое соединение цепей (каналов). Так, на станции Ci АЛ вызывающего абонента необходимо соединить с каналом связи КС в направлении станции С2, на С2 соединить этот канал связи с каналом связи, идущим на С3, а на С3 канал связи, при­ ходящий с С2, соединить с АЛ вызываемого абонента. В результате всех соединений создается тракт, связывающий непосредственно аппараты двух абонентов.

Основная функция узловых пунктов сети заключается в соеди­ нении электрических цепей для создания трактов передачи теле­ фонных сообщений. Процесс поиска и соединения цепей назы­ вается к о м м у т а ц и е й к а н а л о в , или просто к о м м у т а ц и е й . Коммутация выполняется специальным оборудованием, называе­ мым станцией коммутации, или телефонной станцией.

Таким образом, процесс передачи телефонных сообщений состо­ ит из двух этапов. На первом этапе передача начинается с уста­ новления соединения между абонентами, т. е. с создания тракта передачи. Этот этап на современных станциях выполняется автома­ тически под управлением сигналов от номеронабирателя телефон­ ного аппарата. Второй этап — непосредственно передача сообще­ ний (телефонный разговор). После окончания переговора тракт разрушается.

Телеграфные сообщения (телеграммы) при передаче от одного оконечного пункта к другому также проходят несколько промежу­ точных узловых пунктов. Возможны два варианта передачи теле­ грамм между оконечными пунктами. Один из них не отличается от передачи телефонных сообщений: на первом этапе устанавливается прямое соединение между оконечными пунктами, а на втором про­ исходит передача сообщений. Сеть, работающая по такому принци-

оборудованием узловых пунктов таких сетей являются телеграф­ ные станции коммутации каналов.

Благодаря некоторым особенностям телеграфной связи на сети возможен и другой вариант передачи телеграмм. Первая осо­ бенность связана с тем, что в процессе передачи не принимают непосредственного участия ни отправитель, ни получатель теле­ граммы. Вторая особенность — документальность сообщений. Эти обстоятельства позволяют использовать поэтапную передачу теле­ грамм, при которой отпадает необходимость организации прямой связи (канала) между двумя оконечными пунктами ОП. Схема по­ этапной передачи телеграмм в направлении от ОП| к ОП2 приведе­ на на рис. 7.4. В этом случае на узловых пунктах устанавливается приемная Пр и передающая Пер телеграфная аппаратура, входя­ щая в состав постоянно действующих систем телеграфной связи. Последовательность передачи телеграмм при этом будет следую­ щей: телеграмма с ОП| передается на районный узел РУ| с помощью передатчика, приемника и абонентской линии. Здесь она прочитывается и переносится на рабочее место для передачи на второй узел, например ОУ, и передается дальше сразу же, а при занятости канала — после его освобождения. В свою очередь на ОУ телеграмма принимается, прочитывается, переносится на рабочее место передачи и передается на узел РУ2 и т. д. до ОП2.

Таким образом, на каждом узловом пункте производится пере­ прием телеграмм. Выбор нужного направления передачи в простей­ шем случае осуществляется путем переноса телеграммы с рабочего места приема на соответствующее рабочее место передачи в преде­ лах помещения аппаратного зала узлового пункта. Такой способ выбора направления и передачи телеграмм называется к о м м у т а ­ цие й с о о б щ е н и й . Совокупность оборудования, обеспечиваю­ щего переприем телеграмм на узловом пункте, называется с танцие.й к о м м у т а ц и и с о о б щ е н и й .

В зависимости от формы и степени участия человека способ коммутации сообщений может быть ручным, полуавтоматическим и автоматическим. В последнем случае оборудование, выполняю­