Информационные основы электросвязи. Основные понятия и определения системы электросвязи. Средства обеспечения СС РФ

Системы для передачи непрерывных сообщений . Системы телефонной связи предназначены для передачи на расстояние звуковых (акустических) сообщений, создаваемых голосовыми связками и воспринимаемых органом слуха (ухом) человека. Поэтому в качестве передатчиков используются устройства, которые преобразуют звуковые колебания, происходящие в воздушном пространстве, в электрические сигналы, передаваемые на расстояние. Такие акустоэлектрические преобразователи называются микрофонами .

Приемник в системе телефонной связи выполняет обратное преобразование электрических сигналов в звуковые колебания.

Такой электроакустический преобразователь называется телефоном .

Кроме микрофона и телефона, являющихся основными элементами системы, у каждого абонента имеется ряд вспомогательных устройств, необходимых для удобства подключения, вызова и сигнализации. Основные и вспомогательные элементы, которыми пользуется абонент, конструктивно составляют телефонный аппарат. Современные телефонные аппараты весьма разнообразны. Они отличаются типами микрофонов, телефонов, номеронабирателей, а также формой корпуса аппарата.

Каналы связи в системах телефонной связи образуются совокупностью устройств и среды распространения, обеспечивающих прохождение сигналов от одного телефонного аппарата к другому.

Системы звукового вещания обеспечивают одностороннюю передачу звуковых сообщений (речи, музыки) от источника до большого числа слушателей, рассредоточенных в пространстве. В зависимости от технических средств, используемых для этого, различают системы радиовещания и проводного вещания.

В первом случае сигналы передаются по радиоканалу, в котором средой распространения является открытое пространство. Радиоканал образуется с помощью специальных устройств, основными из которых являются радиопередатчик, передающая антенна, приемная антенна и радиоприемник.

Радиопередатчик преобразует первичный низкочастотный сигнал на выходе микрофона в высокочастотный сигнал, излучаемый передающей антенной в окружающее пространство в виде электромагнитных волн.

Под воздействием поля излучения в приемной антенне возникает высокочастотный ток, характер изменения которого повторяет закон изменения высокочастотного сигнала. В радиоприемнике из высокочастотного сигнала после соответствующей обработки выделяется первичный (исходный) сигнал. Далее низкочастотный первичный сигнал преобразуется громкоговорителем в звуковое сообщение.

В системах проводного вещания сигналы звукового вещания доставляются слушателям по так называемым проводным каналам, использующим в качестве среды распространения специальные направляющие устройства -проводные линии передачи. Иногда часть канала реализуется радиотехническими средствами, а часть - проводными. При этом сообщения также преобразуются в сигнал с помощью микрофона, устанавливаемого в специальных помещениях - студиях. Приемниками являются абонентские громкоговорители, устанавливаемые непосредственно в квартирах слушателей. Передача сигналов между микрофоном и приемником осуществляется по проводам, проходящим через специальные узлы проводного вещания.

Телевизионная связь предназначена для одновременной передачи оптических и звуковых сообщений, поэтому системы телевизионной связи содержат две подсистемы. Подсистема передачи звуковых сообщений практически не отличается от рассмотренной выше системы звукового вещания. Подсистема передачи оптических сообщений обеспечивает передачу подвижных изображений. Телевизионные сигналы, как правило, передаются по радиоканалу. Радиоканал содержит телевизионный радиопередатчик (РПер), передающую антенну, среду распространения радиоволн, приемную антенну и телевизионный радиоприемник (РПр).

Спектр видеосигнала содержит низкие частоты и поэтому его невозможно передать в открытом пространстве. Преобразование видеосигнала в радиочастотный сигнал, способный излучаться передающей системой в окружающее пространство в виде радиоволн, осуществляется в телевизионном радиопередатчике.

На приемной стороне системы часть энергии радиоволн перехватывается приемной антенной, усиливается и вновь преобразуется в телевизионном радиоприемнике в видеосигнал.

Для преобразования видеосигналов в сообщения используется свойство некоторых веществ, которые светятся под действием падающего на них потока электронов. Такие вещества называются люминофорами. Яркость их свечения пропорциональна интенсивности падающего потока.

Слой люминофора нанесен на внутреннюю поверхность широкой части стеклянного баллона. Электронный луч создается прожектором, формируется и ускоряется специальными электродами.

Интенсивностью электронного луча управляет видеосигнал. Луч направляется на люминофор и высвечивает поэлементно строку за строкой. Движение луча по горизонтали и вертикали задается отклоняющей системой. Поскольку интенсивность луча изменяется в соответствии с изменением сигнала, яркость свечения каждой строки будет изменяться. Ввиду большой скорости перемещения луча по строкам и определенной инерционности зрения человек наблюдает на экране цельное оптическое изображение.

Устройства, обеспечивающие преобразование радиочастотных сигналов в электрические сигналы звуковых частот и видеосигналы, а также громкоговоритель и кинескоп конструктивно объединены в один аппарат, называемый телевизором.

Системы телеграфной связи предназначены для двухсторонней передачи дискретных сообщений (телеграмм). Они состоят из двух подсистем. При этом на каждом конце системы необходимо иметь передатчик и приемник. Эти два устройства обычно конструктивно объединяются и образуют устройство, называющееся оконечным телеграфным аппаратом. Следовательно, телеграфная связь реализуется системой, состоящей из двух оконечных телеграфных аппаратов, соединенных каналом связи.

В системах передачи дискретных 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 телеграфный код. Старейшим и наиболее известным является код Морзе, комбинации которого составляются из двух различных элементов -- "точка" и "тире".

При использовании кодов передача сообщений сводится к передаче двух различных элементов кодовых комбинаций. Процесс преобразования знаков сообщения в сигнал начинается с кодирования, в результате которого знаки заменяются кодовыми комбинациями. Затем элементы комбинации последовательно преобразуются в элементы сигнала, то есть в импульсы тока. Эти функции выполняются специальными устройствами передающей части оконечного телеграфного аппарата.

Приемник системы телеграфной связи выполняет обратное преобразование сигнала в сообщение в следующей последовательности. Вначале элементы сигнала поочередно принимаются, преобразуются в элементы кодовой комбинации и запоминаются. Затем определяется знак, соответствующий принятой кодовой комбинации, то есть выполняется операция, обратная кодированию, называемая декодированием. Процесс приема заканчивается записью знака на бумаге. Все перечисленные операции выполняются специальными устройствами приемной части оконечных телеграфных аппаратов.

Системы передачи данных не имеют принципиальных отличий от систем телеграфной связи. В них также используют условный (кодовый) метод преобразования сообщений в сигнал и обратно, и поэтому процесс передачи сообщений и устройства передатчика и приемника не отличаются от соответствующих элементов системы телеграфной связи.

Как отмечалось выше, системы передачи данных способны передавать дискретные сообщения значительно быстрее и точнее, то есть обеспечивать более высокую скорость и качество передачи сообщений. Они гарантируют заданную верность передачи при любой практически необходимой скорости передачи сообщений. Это достигается благодаря использованию дополнительных устройств повышения качества передачи сообщений, которые конструктивно объединяются с передатчиками и приемниками систем передачи данных, образуют приемопередающие устройства, называемые аппаратурой передачи данных.

Одна её часть, выполняющая различные преобразования сигналов при передаче, размещается на передающем, а вторая, обеспечивающая прием, корректировку и другие преобразования сигналов и кодовых комбинаций, размещается на приемном конце системы передачи данных.

Устройства повышения качества передачи позволяют обнаруживать или даже исправлять ошибки в сообщениях, появляющиеся в процессе передачи. Системы передачи данных используют двухсторонний канал, обратный канал используется для борьбы с ошибками.

Типичная функциональная схема организации цифрового канала электросвязи изображена на рис. 2.10. Цифровой канал имеет зеркальное функционирование передающего и приёмного плеч.

Мы еще неоднократно будем возвращаться к вопросам, касающимся организации деятельности сферы телекоммуникаций в РФ, рассматривать их под разными углами зрения. Здесь же рассмотрим самые общие положения.
Основы деятельности в области связи регулируются Федеральным законом «О связи», который определяет полномочия органов государственной власти, а также права и обязанности лиц, участвующих в организации предоставления услуг связи и пользующихся ими. Согласно этому Закону, сетью связи называется технологическая система, включающая средства и линии связи и предназначенная для электросвязи или почтовой связи.
Основы деятельности и методы управления организациями связи связаны с формой собственности на сети и средства связи, которые могут находиться в федеральной собственности, собственности субъектов РФ, муниципальных образований, юридических и физических лиц. В связи с тем, что связь образует инфраструктуру, ее развитие взаимоувязывается с развитием и застройкой территорий и поселений, а также всего хозяйственного механизма страны. Функционирование и развитие отрасли опирается также на земельное законодательство, так как многие сооружения электросвязи нередко требуют землеотвода. Общее представление о сетях связи РФ дает рис. 4.4.

Под управлением сетью связи понимают совокупность организационно-технических мероприятий, которые направлены на обеспечение безотказного и согласованного функционирования всех ее элементов и регулирование трафика. Трафик - это нагрузка, которую создает поток вызовов от пользователей, поступающий на средства связи и измеряемый временем занятия этих средств. Например, если 10 клиентов в течение астрономического часа проговорили по телефону по 12 минут каждый, то в течение этого часа они создали нагрузку на приборы станции в 120 минут, или 2 часа занятия, или 2 Эрл. С учетом величины нагрузки в часы наибольшей нагрузки, а также нормируемого качества обслуживания (количества отказов в соединениях или времени ожидания) определяются объемы коммутационного и иного оборудования на сетях связи.
При управлении сетями, составляющими ЕСЭ РФ, Федеральный орган исполнительной власти в области связи, в настоящее время это Министерство информационных технологий и связи, а также Федеральное агентство связи определяют порядок взаимодействия сетей как в обычных, так и чрезвычайных условиях, а также устанавливают требования к их построению и управлению, нумерации, применяемым средствам связи, организационно-техническим условиям устойчивого функционирования, средствам защиты сетей и информации от несанкционированного доступа. Операторы связи должны создавать соответствующие этим требованиям системы управления сетями.
Любая сеть связи - это сложная технологическая система, объединяющая сооружения, средства и линии связи, подлежащие технической эксплуатации и предназначенные для передачи электрических сигналов (трафика). Сооружения связи - это специально построенные или приспособленные для размещения средств связи здания или иные объекты. Линии связи - это линии передачи, физические цепи и линейно-кабельные сооружения связи. В линиях связи организуются каналы связи для передачи сигналов, несущих информацию. Линейно-кабельные сооружения связи - это объекты инженерной инфраструктуры для размещения кабелей связи (например, городская кабельная канализация или коллекторы). Средства связи - это технические и программные средства для формирования, приема и обработки, хранения, передачи, доставки сообщений электросвязи и почтовых отправлений, включая оконечные устройства и средства измерения, контроля и ремонта основного и дополнительного оборудования (например, электронный коммутатор или вышка с установленными на ней антеннами). Выделяют также радиоэлектронные средства, т.е. техническое оборудование для приема и передачи радиоволн. Для их функционирования выделяется радиочастотный спектр, диапазоны радиочастот распределяет Международный союз электросвязи (МСЭ). Внутри страны специальная комиссия выдает оператору разрешение на использование конкретной полосы частот, а также устанавливает условия ее использования.
Сети связи общего пользования (ССОП) представляют собой комплекс взаимодействующих сетей электросвязи, в том числе сети связи для распространения программ телевизионного и радиовещания, и предназначены для оказания услуг электросвязи любому пользователю на территории РФ. Эти сети могут быть привязаны к территории, ресурсу нумерации, а также различаться по технологии предоставления услуг (например, системы сотовой подвижной связи, городские телефонные сети и т.п.). ССОП присоединены к соответствующим сетям других государств, что обеспечивает возможность обслуживания международного трафика.
Организации связи - это юридические лица, для которых деятельность в области связи основная. Юридическое лицо, оказывающее услуги связи на основании соответствующей лицензии, называется оператором связи. Пользователь услугами связи - лицо, заказывающее или использующее услуги связи. В зависимости от места, где пользователи получают услуги связи, выделяют три сектора: корпоративный (услуги на рабочем месте), квартирный
и мобильный (услуги в дороге). Пользователь назвывается абонентом, если с ним заключен договор об оказании услуг связи при выделении для этих целей абонентского кода или уникального кода идентификации. Услуги связи могут предоставляться юридическим лицом, не являющимся собственником сети, а арендующим часть сетевых ресурсов у какого-либо оператора связи. Такая компания называется поставщиком услуг (сервис-провайдером), или провайдером (например, провайдеры Интернета).
В Законе «О связи» услуга связи определена как деятельность по приему, обработке, хранению, передаче и доставке сообщений электросвязи и почтовых отправлений. Вместе с тем эту деятельность можно определить и как процесс производства услуги. В то же время услуга в рыночном понимании этого слова - это благо (продукт), которое получает клиент и которое выражается в том, что с его помощью он решает свои проблемы и удовлетворяет свои нужды, а то, каким образом произведен продукт, клиента чаще всего не интересует.
Услуги связи характеризуются однократным потреблением, а их стоимость зависит от вида и качества коммуникаций. Помимо услуг пользователь получает/потребляет приложения, которые в отличие от услуги предоставляются в виде многократно используемого конечного продукта (к примеру, программа для работы в Интернете, CD с информацией и т.п.). Исторически услуги предоставлялись индустрией электросвязи, тогда как индустрия информационных технологий изначально была ориентирована на предоставлении приложений (очевидно поэтому в Федеральном законе «О связи» понятие приложения не представлено).
Информационная услуга - удовлетворение информационных потребностей пользователей путем предоставления информационных продуктов. Соответственно пользователь информационными услугами - это лицо, обращающееся к информационной системе или посреднику за получением необходимой ему информации и пользующееся ею. Поставщики информационных услуг (контента, приложений) часто называются контент-провайдерами.
Единство ССОП технически и экономически обеспечивается на базе услуг присоединения и пропуска трафика. Услуга присоединения - деятельность оператора связи, направленная на удовлетворение потребности других операторов связи в организации взаимодействия сетей электросвязи, при котором создаются условия сделать сеть «прозрачной» для передачи информации (пропуска трафика) между пользователями услуг взаимодействующих сетей. Услуга присоединения платная. Услуга по пропуску трафика - деятельность, в результате которой один оператор пропускает трафик другого оператора через свою сеть к другим сетям взаимодействующих операторов. Эта услуга также оплачивается, в связи с чем операторы вступают в отношения, которые называют взаиморасчетами.
На некоторых операторов в соответствии с законом «О связи» возложена обязанность предоставлять универсальные услуги связи, т.е. такие, оказание которых любому пользователю на территории страны осуществляется с определенным качеством и по разумной, регулируемой государством, цене. В настоящее время к универсальным услугам относятся: услуги местной телефонной связи, услуги по передаче телеграмм и некоторые услуги почтовой связи. Правовые основы представления этих услуг обсуждаются в гл. 8.
Выделенные сети связи (ВСС) предназначены для оказания платных услуг связи ограниченному кругу (группам) пользователей и могут взаимодействовать между собой. Каждой сети выделяется ресурс нумерации, т.е. совокупность числовых кодов, с помощью которых можно идентифицировать абонентов. Пока ВСС не присоединена к ССОП, технологии и средства связи, принципы построения сетей и иные параметры управления и хозяйственной деятельности устанавливаются собственниками этих сетей. ВСС может присоединиться к сети общего пользования, если она соответствует требованиям последней. При этом ее ресурс нумерации изымается, а взамен предоставляется часть ресурса нумерации сети общего пользования.

Технологические сети связи предназначены для обеспечения производственной деятельности организации, управления производственными процессами в других отраслях национального хозяйства, которые могут выходить и за границы страны. Так же, как и в предыдущем случае, собственники устанавливают принципы организации этих сетей. Допускается присоединение части технологической сети к ССОП при определенных условиях: 1) если эта часть технологически, физически или программно может быть отделена от основной сети; 2) если выполняются соответствующие организационно-технологические требования.
Сети связи специального назначения (СССН) предназначены для нужд государственного управления и обеспечения безопасности, обороны, охраны правопорядка. Эти нужды могут быть обеспечены и за счет ресурсов ЕСЭ в соответствии с действующим законодательством. Для этого центры управления сетями связи специального назначения обеспечивают их взаимодействие с другими сетями ЕСЭ. Как правило, СССН не могут использоваться в коммерческих целях, они финансируются из бюджета.
Сеть почтовой связи - это множество объектов почтовой связи и почтовых маршрутов операторов почтовой связи, объединенных под эгидой Федеральной государственной унитарной организации «Почта России». Организациями федеральной почтовой связи являются государственные унитарные организации и государственные учреждения, созданные на базе имущества, находящегося в федеральной собственности. Объекты почтовой связи - это обособленные подразделения организаций почтовой связи (почтамты, прижелезнодорож- ные почтамты, отделения перевозки почты при железнодорожных станциях и аэропортах, узлы почтовой связи), а также их структурные подразделения (почтовые обменные пункты, отделения почтовой связи и другие подразделения). Все они обеспечивают прием, перевозку, доставку (вручение) почтовых отправлений, а также осуществляют почтовые переводы денежных средств.
В целях обеспечения целостности, устойчивого функционирования и безопасности единой сети электросвязи РФ и использования радиочастотного спектра деятельность в области связи регулируется государством (Министерством информационных технологий и связи РФ, Агентством РФ по связи, Агентством РФ по информатизации, а также рядом комиссий и иными федеральными органами в пределах их компетенции). Основные направления регулирования деятельности в соответствии с действующим законодательством: разработка и реализация государственной политики и осуществление координации в создании и развитии сетей связи, спутниковых систем связи, в том числе использования на территории страны систем телевизионного и радиовещания гражданского назначения; разработка и принятие нормативных актов, касающихся деятельности и развития отрасли с учетом предложений всех заинтересованных организаций; выполнение функций Администрации связи при осуществлении международной деятельности; контроль исполнения лицензий и выполнения обязательных требований, прежде всего так называемыми саморегулируемыми организациями; использование радиочастотного спектра на основе разрешительного порядка доступа к нему, сближения условий пользования с международными, срочности и платности, прозрачности и открытости процедур распределения и использования спектра.
Чтобы представить размеры сети связи, отметим, что сегодня лицензии на право предоставлять услуги связи получили более 3000 организаций, работает более 90 тыс. пунктов по обслуживанию населения и организаций. В настоящее время в фиксированной сети связи установлено более 37 млн аппаратов, а собственниками сотовых телефонов уже стали более 85 млн чел. Аудитория Интернета составляет более 15 млн чел. Доходы отрасли связи к началу 2005 г. достигли 47 млрд долл. США.
Одной из крупнейших организаций в отрасли является ОАО «Связьинвест», которое после реорганизации в 2002-2003 гг. имеет структуру, представленную на рис. 4.5.

Особенности менеджмента в отрасли связи обусловлены по крайней мере двумя обстоятельствами: во-первых, сетевым характером взаимосвязи экономически независимых субъектов; во-вторых, особенностями продукта: преобладанием невещественного компонента в услуге связи, ее гетерогенностью (неоднородностью), непревращаемостью в собственность, несохраняемостью, так как практически всегда процессы производства и потребление услуги совпадают по времени. Последнее обстоятельство накладывает особые требования на весь процесс предоставления услуги. Если при изготовлении стола ножки могут быть сделаны в одно время, а столешница - в другое, а ночью фабрика может и не работать, то в телекоммуникациях отдельные элементы и сеть в целом должны быть в постоянной готовности к созданию канала связи, надежно функционирующего в течение всего времени коммуникации между отправителем информации и ее получателем. При этом заранее никогда не известно, где возникнет потребность в создании такого канала, сколько каналов и в каких направлениях они одновременно будут востребованы. Понятно, что управлять такой системой чрезвычайно сложно. Поэтому, кроме обычного менеджмента организации, требуется управление взаимодействием различных операторов (организаций) связи, а также управление сетями связи в целом (см. разд. 11.1-11.3).
Из этого краткого описания менеджмента в отрасли телекоммуникаций следует, насколько сложна система связи. Таким образом, правомерным является вопрос о том, каким целям служит система такой сложности.

В наши дни каждый человек пользуется теми или иными услугами электросвязи: слушает радио, смотрит телевизионные передачи, разговаривает по телефону, отправляет 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, обслу­живаемые людьми, например ЭВМ. Для передачи каждого сообще­ния необходимы средства электросвязи, или совокупность опреде­ленных технических устройств, образующих систему электросвязи.

Систем электросвязи, а следовательно, и технических средств, тре­буется очень много, поскольку речь идет о возможности предостав­ления услуг электросвязи всем желающим. Например, каждый радиослушатель пользуется «своей» системой электросвязи, состо­ящей из многих различных устройств формирования, усиления, передачи и воспроизведения сигналов. Количество подобных сис­тем равно числу индивидуальных радиоприемников. Передаваемое звуковое сообщение предназначено одновременно большому числу слушателей, поэтому передающая часть таких систем будет для них общей. Аналогичная ситуация имеет место в телевидении, где коли­чество «индивидуальных» систем электросвязи для передачи и при­ема телевизионных программ определяется числом телевизионных приемников. Для каждого телефонного разговора также необходи­ма система электросвязи, обеспечивающая передачу и прием рече­вых сообщений.

Очевидно, что таких систем может быть большое множество, они могут быть различны по номенклатуре применяемых устройств и тех­нологий, виду передаваемых сигналов, скорости передачи, объему предоставляемых услуг, но все они характеризуются наличием кана­лов электросвязи.

Создание системы для любого вида электросвязи предполагает организацию канала электросвязи между пунктами передачи и при­ема сообщения. Совокупность этих каналов образует сеть электро­связи, где функции подключения определенных абонентских уст­ройств выполняет специальная аппаратура коммутации, позволяю­щая образовать тракт для передачи электрических сигналов.

Таким образом, сеть электросвязи представляет собой совокуп­ность оконечных устройств, коммутационных центров и связываю­щих их линий и каналов связи.

В сеть электросвязи входят:

– пользователи (абоненты, клиенты) являющиеся источниками и потребителями информации. Они создают и воспринимают пото­ки сообщений и, как правило, определяют требования по доставке и обработке информации, выбору вида связи (телефонной, телеграф­ной, вещания и т.д.) и получению различных услуг (видов обслужи­вания) с соблюдением определенного качества;

– пункты связи:

а) абонентские пункты (АП), содержащие аппаратуру ввода и выво­да информации в сеть электросвязи (а иногда хранения и обработки). Они находятся в постоянном пользовании определенных абонентов;

б) пункты информационного обслуживания (ПИО) – справочные службы, различные вычис­лительные центры (ВЦ), банки данных, биб­лиотеки и другие пункты коллективного пользования, обеспечиваю­щие сбор, обработку, хранение и выдачу информации и предостав­ление пользователям других услуг, связанных с информационным обеспечением;

– каналы связи, объединенные в линии связи, которые обеспечи­вают передачу сообщений между отдельными пунктами сети;

– сетевые станции, обеспечивающие образование и предостав­ление вторичным сетям типовых физических цепей, типовых кана­лов передачи и сетевых трактов, а также их транзит;

а) сетевые узлы (СУ), обеспечивающие образование и перерасп­ределение сетевых трактов, типовых каналов передачи и типовых физических цепей, а также предоставление их вторичным сетям и потребителям;

б) коммутационные узлы (КУ) для распределения (переключения) каналов, пакетов или сообщений;

– система управления, обеспечивающая нормальное функциони­рование и развитие сети электросвязи и взаимоотношения с пользо­вателями.

С точки зрения системного анализа сеть электросвязи можно представить тремя уровнями (рис. 1.1):

– первый – внешний уровень, включающий абонентов (клиентов), АП и ПИО, в пределах которого проходит формирование сообщений для передачи в сети электросвязи;

– второй – собственно сеть электросвязи, включающая линии связи (ЛС), каналы связи (КС), станции связи (СтС) и узлы связи (УзС), обеспечивающие передачу, распределение и коммутацию сообще­ний между АП (ПИО) абонентов и корреспондентов;

– третий – элементы управления сетью, включающие устройства управления (УУ) узлов, центры управления (ЦУ) и всю администрацию.

Рис. 1.1. Гипотетическая трехуровневая структура сети связи

Рассмотрим более подробно элементы сети и их свойства. Пользователи распределены по территории в соответствии с распо­ложением хозяйственных, промышленных и других производствен­ных объектов, объектов культуры и жилого фонда. Плотность пользо­вателей (их число на 1 км2 площади) меняется в значительных пре­делах и является наибольшей в крупных городах.

Экономические, культурные, личные и другие связи между отдель­ными пользователями и их коллективами, предприятиями и районами страны определяют потребность в передаче сообщений между око­нечными или абонентскими пунктами, обслуживающими соответству­ющих пользователей, а также между узлами, объединяющими абонент­ские пункты (АП) какого-либо населенного пункта или района (региона).

Потребность в передаче сообщений может быть оценена потоками сообщений в единицу времени и выражена в битах, числе знаков (букв, цифр), телеграмм, страниц и других показателях, характеризующих объем сообщения. На практике удобнее бывает определять потреб­ность в передаче сообщения временем передачи, временем занятия типового канала (в часо-занятиях) или необходимым числом каналов.

Исходя из местоположения пользователей и создаваемых ими нагрузок, определяются местоположения оконечных пунктов, кото­рые могут содержать аппаратуру ввода и вывода информации (теле­фонные или телеграфные аппараты, радиоприемники, телевизоры, дисплеи, датчики и т.д.). Эти пункты также могут включать в себя раз­личные устройства для хранения и обработки информации, комму­тационные устройства, если к ОП подключено несколько каналов, а также каналообразующую аппаратуру. Оконечный пункт характери­зуется типом аппаратуры ввода и вывода (видом связи, телефон, телеграф и т.д.), наличием обслуживающего персонала и дополнительного оборудования, пропускной способностью, временем дей­ствия, стоимостью и областью обслуживания (индивидуальный або­нент, квартира, предприятие, город и т.д.). Оконечный пункт, обслу­живающий одного абонента, называют абонентским пунктом.

Пункты информационного обслуживания подразделяются по их назначению (справочная телефонов, бюро заказов билетов, инфор­мационный пункт по какой-либо отрасли, вычислительный центр (ВЦ), обрабатывающий экономическую информацию, и т.д.). В зависимо­сти от объемов передаваемой информации ПИО может иметь один или несколько каналов, соединяющих его с сетью электросвязи, а также у него могут быть абоненты или выносные ОП, соединенные с ним прямыми каналами. В сети ПИО могут рассматриваться как ис­точники информации (ИИ) и потребители информации (ПИ), а также как элементы сети, поскольку создаваемые ими потоки сообщений циркулируют только по сети.

Распределение информации (сообщений) осуществляется двумя способами: на сетевых узлах кроссированием (долговременным со­единением) отдельных каналов или линейных трактов для образова­ния прямых каналов между несмежными пунктами, а на коммутаци­онных узлах – в соответствии с адресом каждого сообщения.

Линии связи (кабельные, радиорелейные, радио-, спутниковые и т.д.), по которым передаются сообщения, характеризуются емко­стью V (числом каналов ТЧ), или суммарной пропускной способнос­тью всех каналов. Разделение каналов в линии может осуществлять­ся по пространству, частоте или времени. Основной особенностью линий связи является то, что увеличение их пропускной способности (емкости) приводит к снижению затрат на один канал связи обратно пропорционально корню квадратному от емкости. При укрупнении пучков каналов выигрыш получается не только за счет снижения зат­рат на каналы, но и вследствие того, что при объединении нагрузок повышается степень использования каналов и станционного обору­дования.

Совокупность пучков, узлов и соединяющих их линий (каналов) образует структуру (конфигурацию) сети, определяющую возмож­ность осуществления связи между отдельными пунктами и возмож­ные пути передачи сообщений. Для увеличения надежности сети она строится так, чтобы между отдельными узлами было несколько (обычно 2 или 3) независимых путей.

Система управления сетью обеспечивает поддержание в рабочем (исправном) состоянии технических средств, доставку сообщений по адресу, распределение каналов между вторичными сетями (потре­бителями), распределение потоков сообщений, планирование и развитие сети, строительство, материально-техническое обеспечение, подготовку кадров, регулирование отно­шений с пользователями.

В настоящее время в эксплуатации находится большое количе­ство сетей связи, различающихся по нескольким признакам, одни из которых определяют место этих сетей в системе связи, другие – принципы их построения и характер функционирования, третьи – эконо­мический или иного рода эффект, получаемый от их применения. Чем больше классификационных признаков используется при описании конкретной сети связи, тем полнее эта сеть может быть охарактери­зована.

В литературе сети связи классифицируются по назначению, характеру образования и выделения каналов, типам коммутации, по оборудованию и условиям размещения, степени автоматизации. Рассмотрим более подробно классификационные признаки сетей связи (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Классификация сетей связи

По назначению сети связи делятся на две большие группы: сети связи общего пользования и сети связи ограниченного пользования.

Сеть связи общего пользования создается для обеспечения услугамисвязи населения, различных учреждений, предприятий и организаций.

При построении сетей связи ограниченного пользования реали­зуются специфические требования, обусловленные характером деятельности того или иного ведомства, в интересах которого создается данная сеть, а также предусматривается возможность выхода абонентов в сеть общего пользования. К таким сетям относятся сети внутренней связи и сети дальней связи.

Сеть внутренней связи развертывается на пункте управления (ПУ) и обеспечивает обмен сообщениями между абонентами данного пункта управления. Основными элементами данной сети являются коммутационные центры внутренней связи (КЦВС), связывающие их соединительные линии (СЛ), абонентские оконечные устройства и абонентские линии (рис. 1.3, а).

Рис. 1.3. Варианты структур сети связи. 1 – коммутационные центры внутренней связи, 2 – соединительные линии, 3 – абонентские оконечные устройства, 4 – абонентские линии, 5 – коммутационный центр дальней связи, 6 – канал дальней связи, 7 – линии привязки, 8 – транзитный коммутационный центр

Сеть дальней связи относится к одной системе связи, развертывается на территории функционирования данной системы и обеспе­чивает обмен сообщениями между абонентами различных пунктов управления (рис. 1.3, б).

Коммутационные центры дальней связи (КЦДС), расположенные на различных ПУ, связываются каналами дальней связи, а размещен­ные на одном ПУ – соединительными линиями. Совокупность КЦДС, размещенных на одном ПУ, и связывающих их СЛ, называется под­сетью дальней связи (ПДС). На сети дальней связи (ДС) широко применяются транзитные КЦ (ТКЦ) без абонентской емкости. Их местонахождение, как правило, не связано с расположением ПУ. Совокупность таких ТКЦ и связывающих их линий (каналов) связи образует опорную сеть связи (ОСС). ОСС часто разбивается на участки, называемые зонами опорной сети связи. Коммутацион­ные цен­тры дальней связи, расположенные на пунктах управления, связыва­ются с транзитными коммутационными центрами опорной сети одной или несколькими линиями привязки.

Совокупность оконечных устройств (ОУ) и абонентских линий (АЛ), включенных в один КЦ внутренней или дальней связи, образует або­нентскую сеть данного КЦ, совокупность ОУ и АЛ на ПУ образует абонентскую сеть данного ПУ.

По характеру образований и выделения каналов связи сети связи подразделяются на первичные и вторичные.

Первичная сеть – совокупность типовых физических цепей, типо­вых каналов передачи и сетевых трактов, образованная на базе се­тевых узлов, сетевых станций, оконечных устройств первичной сети и соединяющих их линий передачи. При этом под типовой физичес­кой цепью и типовым каналом понимается физическая цепь и канал передачи, параметры которых соответствуют принятым нормам.

Сетевой тракт – типовой групповой тракт или несколько последо­вательно соединенных типовых групповых трактов с включенной на входе и выходе аппаратурой образования тракта.

Вторичная сеть связи – совокупность линий и каналов связи, об­разованных на базе первичной сети, станций и узлов коммутации или станций и узлов переключений, обеспечивающих определенный вид связи.

Главной задачей первичной сети является образование типовых каналов и групповых трактов связи, задача вторичной сети – достав­ка сообщений определенного вида от источника к потребителю.

Способ построения сети определяется принятой системой ком­мутации – долговременной, оперативной или их сочетанием.

По типам коммутации сети подразделяются на коммутируемые, частично коммутируемые и некоммутируемые.

Для коммутируемых и частично коммутируемых сетей связи характерно использование различных вариантов коммутации.

Долговременной называется коммутация, при которой между двумя точками сети устанавливается постоянное соединение.

Оперативной называется коммутация, при которой между двумя точками сети организуется временное соединение.

Сочетание оперативной и долговременной коммутации предполагает то, что на одних участках информационного направления сети связи может применяться долговременная коммутация, а на других оперативная.

Коммутируемая сеть связи – это вторичная сеть, обеспечивающая соединение по запросу абонента или в соответствии с заданной программой через канал электросвязи оконечных устройств вторичной сети при помощи коммутационных станций и узлов коммутации на время передачи сообщений. Каналы передачи в коммутируемых сетях являются каналами общего пользования. На частично коммутируемых сетях связи предусматривается использование всех систем долговременной и оперативной коммутации. Реально существующие и проектируемые на ближайшую перс­пективу сети связи относятся к классу частично коммутируемых.

К некоммутируемым сетям связи относятся вторичные сети, обес­печивающие долговременные (постоянные и временные) соедине­ния оконечных устройств (терминалов) через канал электросвязи с помощью станций и узлов переключений. К некоммутируемым сетям можно отнести опорную сеть связи.

По оборудованию и условиям размещения сети связи подразде­ляются на мобильные и стационарные. Под мобильными понимают­ся сети связи, элементы которых (КЦ, линейные средства связи) раз­мещаются на транспортной базе и могут перемещаться. Одним из распространенных типов мобильных сетей является полевая сеть связи военного назначения. Стационарные сети связи создают на базе узлов связи, размещенных в стационарных сооружениях. В со­став стационарных сетей при необходимости могут включаться под­вижные элементы, например, при замене на короткое время вышед­ших из строя стационарных элементов, временном расположении абонентов на подвижных объектах, необходимости временного усиления определенных элементов сети.

По степени автоматизации сети связи делятся на неавтоматизирован­ные, автоматизиро­ванные и автоматические. На неавтоматизированных сетях связи все или подавляющее большинство основных операций вы­полняется человеком. Автоматизированными называются сети, в которых подавляющее число функций по выполнению определенного объема операций осуществляется техническим устройством.

Такие сети оце­ниваются по степени автоматизации, которая определяется коэффи­циентом Ка ,равным отношению объема операций, выполняемых тех­ническими устройствами, к общему объему выполняемых операций:

где ns – общий объем операций, выполняемых за определенное вре­мя, n а – количество операций, выполняемых автоматами. Возможно определение подобного коэффициента по времени:

где ta – суммарное время выполнения операций техническими уст­ройствами в течение определен­ного периода, a ts – суммарное вре­мя выполнения всех операций.

Также может использоваться показатель эффекта введения автоматов:

где t н – суммарное время выполнения операций за определенный период на неавтоматизированной сети соответственно.

Автоматические сети предусматривают выполнение всех функций по передаче и коммутации сообщений автоматами.

В настоящее время на сетях общего пользования из-за того, что 60% оборудования КЦ не отвечает требованиям ЕСЭ России, применяются смешанные сети связи.

По обслуживаемой территории сети связи разделяют на междугородные, международные, местные (сельские, городские), внутрипроизводственные.

Междугородная сеть связи – сеть связи, обеспечивающая связь между абонентами, находя­щимися на территории разных субъектов РФ или разных административных районов одного субъекта РФ (кроме районов в составе города).

Международная сеть связи – совокупность международных станций и соединяющих их каналов, обеспечивающая международной связью абонентов различных национальных сетей.

Местная сеть связи – сеть электросвязи, образуемая в пределах административной или определенной по иному принципу территории, не относящаяся к региональным сетям связи; местные сети подразделяются на сельские и городские.

Сельская сеть связи – сеть связи, обеспечивающая телефонную связь на территории сельских административных районов.

Городская сеть связи – сеть, которая обслуживает потребности большого города. Функция городской сети – работа в качестве базовой магистрали для связи локальных сетей всего города.

Внутрипроизводственные сети – сети связи предприятий, учреждений и организаций, создаваемые для управления внутрипроизводственной деятельностью, которые не имеют выхода на сеть связи общего пользования.

Разделение сетей связи по охвату территории. В зависимости от обслуживаемой территории сети бывают локальными, корпоративными, сельскими, городскими, местными, внутриобластными, междугородными (магистральными для первичной сети), национальными, международными, глобальными (территориальными).

Локальная сеть связи – сеть связи, расположенная в пределах некоторой территории (предприятие, фирма и т.д.).

Корпоративная сеть связи – сеть связи, объединяющая сети от­дельных предприятий (фирм, организаций, акционерных обществ и т.п.) в масштабе как одного, так и нескольких государств.

Внутриобластная, или зоновая сеть связи, – междугородная сеть электросвязи в пределах территории одного или нескольких субъек­тов Федерации.

Магистральная сеть связи – междугородная сеть электросвязи между центром Российской Федерации и центрами субъектов Фе­дерации, а также между центрами субъектов Федерации.

Национальная сеть связи – сеть связи данной страны, обеспечи­вающая связь между абонентами внутри этой страны и выход на меж­дународную сеть.

Глобальная (территориальная) сеть связи объединяет сети, рас­положенные в разных географических областях земного шара. Одним из примеров такой сети может быть Internet .

Разделение сетей по роду связи (используемой аппаратуре). По роду связи (используемой аппаратуре) сети связи могут быть под­разделены на проводные (кабельные, воздушные, волоконно-опти­ческие) и радиосети (радиорелейные, тропосферные, спутниковые, метеорные, ионосферные и т.д.).

Разделение сетей по виду связи. В зависимости от вида связи сети связи подразделяют на телефонные, видеотелефонные, телеграф­ные, факсимильные, передачи данных, сети звукового и телевизи­онного вещания.

Разделение сетей по виду передаваемой информации. По виду передаваемой информации различают цифровые, аналоговые и сме­шанные сети связи. Существование смешанных сетей характерно при переходе от аналоговых сетей связи к цифровым.

Разделение сетей по степени защищенности. По этомупризнаку сети связи делятся на защищенные (сети зашифрованной телефон­ной, зашифрованной телеграфной связи и т.д.) и незащищенные. В свою очередь в защищенных сетях может использоваться аппара­тура гарантированной и временной стойкости.

Системы электросвязи классифицируются по назначению, по типу применяемого сигнала, по способу осуществления соединения, по степени интеграции решаемых задач и по способу обмена информацией (рис.1.7).

По назначению различают сети телефонной, факсимильной связи, сети передачи данных и телетекса.

По типу применяемого сигнала системы связи подразделяются на аналоговые и цифровые.

В аналоговых сетях используется непрерывный сигнал. Особенностью его является то, что два сигналы могут отличаться один от другого как угодно мало. В цифровых сетях используется сигнал, который состоит из различных элементов. Такими элементами являются 1 и 0. Единица обычно обозначается импульсом или отрезком гармонического колебания с определенной амплитудой. Нуль обозначается отсутствием переданного напряжения. Совокупность 1 и 0 составляет сообщение - кодовую комбинацию.

По способу осуществления соединения системы подразделяются на сети с коммутацией каналов, коммутацией сообщений и коммутацией пакетов.

В сетях с коммутацией каналов соединения абонентов осуществляется по типу автоматической телефонной станции. Основной их недостаток – это большое время вхождения в связь из-за занятости каналов или вызываемого абонента. Обмен информацией в сетях с коммутацией сообщений осуществляется по типу передачи телеграмм. Отправитель составляет текст сообщения, указывает адрес, категорию срочности и секретности и это сообщение записывается в запоминающее устройство (ЗУ). При освобождении канала сообщение автоматически передается на следующий промежуточный узел или непосредственно абоненту. На промежуточном узле сообщения также записывается в ЗУ и при освобождении следующего участка передается дальше. Преимуществом таких сетей является отсутствие отказа в приеме сообщения. Недостаток заключается в сравнительно большом времени задержки сообщения за счет его сохранения в ЗУ. Поэтому такие сети не используют для передачи информации, которая требует доставки в реальном времени. В сетях с коммутацией пакетов обмен информацией осуществляется также как в сетях с коммутацией сообщений. Однако сообщение делится на короткие пакеты, которые быстро находят себе маршрут к адресату. В результате время задержки пакетов будет меньшим.

По степени интеграции решаемых задач различают интегральные цифровые сети и цифровые сети интегрального обслуживания.

В цифровых интегральных сетях интеграция осуществляется на уровне технических устройств. Одно устройство решает несколько задач. Например, решает задачу уплотнения канала и коммутации. В цифровых сетях интегрального обслуживания интеграция осуществляется на уровне служб. Сигналы телефонии, телетекса, передачи данных и другие передаются цифровым способом с помощью одних и тех же устройств. В таких сетях отсутствует разделение на первичные и вторичные сети.

По способу обмена информацией сети подразделяются на синхронные, асинхронные и плезиохронные.

В синхронных сетях генераторы управляющих сигналов на конечных и промежуточных пунктах постоянно синхронизированы независимо от того передается информация или нет. В асинхронных сетях синхронизация осуществляется только на время приема сообщения.

Плезиохронный метод функционирования допускает отсутствие постоянного подстраивания местных генераторов. Прием сообщений обеспечивается за счет применения высокостабильных местных генераторов с автоподстройкой под сигналы единой частоты через довольно продолжительные интервалы времени.

Сеть телефонной связи предназначена для передачи на расстояние речевых (акустических) сообщений.

Сети передачи данных предназначены для обмена информацией между ЭВМ. Сети передачи данных как и телеграфные сети используют дискретные сигналы. В отличие от телеграфии в сетях передачи данных обеспечивается большая скорость и качество передачи сообщений. Гарантируется заданная вероятность доставки при любой практически необходимой скорости передачи сообщений. Это достигается благодаря использованию дополнительных устройств повышения качества передачи сообщений, которые конструктивно объединяются с передатчиками и приемниками систем передачи данных, образовывая приемо-передающие устройства, которые называются аппаратурами передачи данных (АПД).

Сеть факсимильной связи предназначена для передачи не только содержания, но и внешнего вида самого документа.

Оконечное устройство факсимильных сетей представляет собой цифровой факсимильный аппарат, который работает по телефонной сети со скоростями 2,4-4,8 кбит/с или по сетям передачи данных со скоростями 4,8; 9,6; и 48 кбит/с. В нем осуществляется статистическое кодирование информации с коэффициентом сжатия около 8, что позволяет передавать страницу текста за 2 мин. при скорости 2,4 кбит/с и соответственно за 30 с при скорости 9,6 кбит/с.

Телетекс – это буквенно-цифровая система передачи деловой корреспонденции, которая построена по абонентскому принципу. Основная идея телетекса - объединение всех возможностей современной печатной машинки с передачей сообщений при условии сохранения содержания и формы текста. Эта система немного напоминает телекс (абонентский телеграф), но отличается от нее большим набором знаков (256 за счет 8- элементного кода), большей скоростью передачи (2400 бит/с), высокой достоверностью, возможностью редактировать подготовленную к передаче документацию и другие дополнительные особенности. Передача информации в системе телетекс осуществляется по телефонным сетям.

Важной особенностью и принципиальным преимуществом телетекса сравнительно с телексом является отсутствие необходимости в дополнительной работе на клавиатуре во время передачи текста. Это преимущество достигается благодаря тому, что подготовленный на оконечном устройстве текст, запоминается в его оперативном запоминающем устройстве, откуда информация передается по каналу связи. Принятое сообщение может быть воспроизведено на экране дисплея или отпечатано.

Система телетекс имеет много общего с системой передачи данных, а именно: цифровой метод передачи, скорость передачи 2,4 кбит/с, применяемые методы повышения борьбы с ошибками и управление соединением.

Расхождение между этими системами состоят в том, что в телетексе используется разговорный язык, передачи данных - формализованные языки.

На базе сетей телетекса и факса создаются службы электронной почты, т.е. службы передачи письменной корреспонденции по сетям электросвязи, которые обеспечивают получение “твердой копии” оригинала.

Раздельное использование приведенных выше вторичных сетей сдерживает развитие систем телекоммуникаций. Внедрение цифровых сетей позволяет на единой цифровой основе обеспечить передачу сигналов различных служб, т.е. организовывать цифровую сеть интегрального обслуживания . Под цифровой сетью интегрального обслуживания понимают совокупность архитектурно-технологических методов и аппаратно-программных средств доставки информации территориально удаленным пользователям, что позволяет на цифровой основе предоставлять пользователям различные услуги. Эта сеть позволяет передавать телефонные, телеграфные и другие сигналы с помощью одного универсального терминала. Этот терминал должен содержать телефон, дисплей и клавиатуру для набора текста. Абонент такой сети может наблюдать на дисплее за изображением и разговаривать с другим абонентом по телефону.

Основу теории и техники электросвязи составляет передача на расстояние различного рода сообщений (информации). Под информацией понимают совокупность сведений о каких-либо предметах, событиях, процессах чьей-либо деятельности и т.д. Форма представления информации называется сообщением . Это может быть речь или музыка, рукописный или машинописный текст, чертежи, рисунки, телевизионное изображение.

Для передачи по каналам связи каждое сообщение преобразуется в электрический сигнал. Сигнал – физический процесс, отображающий передаваемое сообщение (физический носитель сообщения). Физическая величина изменением, которой обеспечивается отображение сообщений, называется информационным или представляющим параметром сигнала.

Перенос сообщений из одной точки пространства в другую осуществляет система электросвязи. Система электросвязи (телекоммуникационная система) – комплекс технических средств, обеспечивающий передачу сообщений от источника к получателю на расстояние (рисунок 1.1).

Система электросвязи в целом решает две задачи:

1) доставка сообщений – функции системы электросвязи;

2) формирование и распознавание сообщений – функции оконечного оборудования.

Трактом передачи называют совокупность приборов и линий, обеспечивающих передачу сообщений между пользователями.

Канал передачи (связи) – часть тракта передачи между двумя любыми точками. В канал передачи не входят оконечные устройства.

Рисунок 1.1 – Структурная схема системы электросвязи (телекоммуникационной системы)

Принцип передачи сигналов электросвязи показан на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 – Принцип передачи сигналов электросвязи

На входе и на выходе тракта передачи сообщений включаются оконечные устройства, обеспечивающие преобразование сообщений в электрические сигналы и обратное преобразование. Данные устройства называются первичными преобразователями и сформированные ими сигналы также называются первичными . Например, при передаче речи первичным преобразователем является микрофон, при передаче изображения – электронно-лучевая трубка, при передаче телеграммы – передающая часть телеграфного аппарата.

Источник сообщения формирует сообщение a (t ) , которое преобразуется в электрический сигнал s (t ) . В системе электросвязи происходят вторичные преобразования сигналов и они транспортируются в форме, отличной от первоначальной.

Сеть электросвязи (телекоммуникационная сеть) - совокупность линий (каналов) связи коммутационных станций, оконечных устройств, на определенной территории, обеспечивающая передачу и распределение сообщений (рисунок 1.3).

Рисунок 1.3 – Обобщенная структурная схема сети электросвязи (телекоммуникационной сети)

На входе и на выходе сети связи включаются оконечные устройства, обеспечивающие преобразование сообщений в электрические сигналы и обратное преобразование. Оконечные устройства соединяются с коммутационной станцией абонентскими линиями. Коммутационные станции между собой связаны соединительными линиями. Коммутационные станции осуществляют соединение входящих линий с исходящими линиями по соответствующему адресу.

В общем виде, сообщение, передаваемое от источника к получателю состоит из двух частей: адресной и информационной. По содержимому адресной части коммутационная станция определяет направление связи и осуществляет выбор конкретного получателя сообщения. Информационная часть содержит само сообщение.

Совокупность процедур и процессов, в результате выполнения которых обеспечивается передача сообщений, называется сеансом связи , а набор правил в соответствии, с которыми организуется сеанс связи, называется протоколом .