Система электросвязи

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ

Информация, сообщение, электрический сигнал

При характеристике систем электросвязи используются понятия: информация, сообщение, сигнал.

Информация (от лат. informatio – разъяснение, изложение) – совокупность сведений о каких-либо событиях, явлениях или предметах, предназначенных для передачи, приема, обработки, преобразования, хранения или непосредственного использования.

Можно выделить три основных вида информации в обществе:

Личную (касается тех или иных событий в личной жизни человека);

Специальную (к ней относится научно-техническая, деловая, производственная, экономическая и др.);

Массовую (предназначена для большой группы людей и распространяется через СМИ: газеты, журналы, радио, телевидение и др.).

Примеры: сведения о времени приезда приятеля, сведения о результате футбольного матча.

Сообщение - форма представления информации, подлежащей передаче.

Сообщения можно разбить на два типа:

Непрерывные (аналоговые) (принимают любые значения в некотором интервале). Пример: речь, музыка, подвижные и неподвижные изображения;

Дискретные (принимают конечное число возможных значений). Пример: текст, данные ЭВМ.

Сигнал (от лат. signum – знак) – физический процесс, отображающий (несущий) передаваемое сообщение. Он всегда является функцией времени, даже если сообщение (например, неподвижное изображение) таковым не является.

По своей физической природе сигналы бывают

электрическими,

световыми,

звуковыми и др.

Электрический сигнал – форма представления сообщения для передачи его системой электросвязи. Электрические сигналы количественно можно характеризовать мощностью, напряжением или током.

Система электросвязи

Система электросвязи – совокупность технических средств и среды распространения, обеспечивающих передачу сообщений от источника к потребителю. В это понятие включаются передающее устройство, линия связи и приемное устройство.

Система связи называется одноканальной , если она обеспечивает передачу сообщения от одного источника к одному получателю по одной линии связи. Одноканальные системы являются малоэффективными, т.к. полоса частот, в которой работает линия связи, намного превышает ширину спектра первичных сигналов.

Рисунок 1.1 – Структурная схема одноканальной системы связи.

Система связи называется многоканальной , если она обеспечивает одновременную и независимую передачу сообщений от нескольких источников к нескольким получателям по одной общей линии связи.

Рисунок 1.2 – Структурная схема многоканальной системы связи.

Рассмотрим назначение структурных элементов схем, представленных на рисунках 1.1 и 1.2.

1 (1 i) – источник сообщения – человек или техническое устройство, формирующее передаваемое сообщение a (a i).

2 (2 i) – преобразователь сообщения в сигнал – устройство, которое преобразует сообщение в первичный сигнал (низкочастотный) u(t) (u i (t)). Примеры: передающая часть телеграфного аппарата, микрофон, преобразователь свет-сигнал на приборах с зарядовой связью.

3 – преобразователь сигнала (передатчик). В одноканальной системе это устройство, которое преобразует первичный сигнал во вторичный сигнал (высокочастотный) s(t), удобный для передачи по линии связи. В многоканальной системе связи это устройство, в котором первичные сигналы преобразуются в канальные, которые затем объединяются в групповой сигнал, направляемый в линию связи:

где s i (t ) – канальные сигналы – сигналы, однозначно связанные с первичными сигналами u i (t) и обладающие определенными признаками, позволяющими разделить их на приеме;

N – число каналов в системе.

Элементы 2 (2 i) и 3 образуют передающее устройство.

4 - линия связи – среда, используемая для передачи сигналов от передатчика к приемнику. Различают линии связи:

Проводные (электромагнитное поле распространяется вдоль непрерывной направляющей среды). Примеры : воздушные и кабельные линии, волноводы, световоды;

Радиолинии (электромагнитные волны распространяются в свободном пространстве). Примеры : радиорелейные и спутниковые линии.

При прохождении по линии связи электрические сигналы подвергаются воздействию помех n(t) и искажений. Это приводит к тому, что сигнал на выходе линии связи z(t) и принятое сообщение а’ (a’ i) могут отличаться от сигнала на входе линии связи и передаваемого сообщения.

Степень соответствия принятого сообщения переданному называют верностью передачи сообщения.

Канал электросвязи – совокупность технических средств и среды распространения, обеспечивающих передачу первичных сигналов между двумя пунктами. Элементы 3, 4 и 5 образуют канал (каналы) связи.

5 - преобразователь сигнала (приёмник). В одноканальной системе связи это устройство, которое по принятому вторичному сигналу восстанавливает первичный сигнал u’(t). В многоканальной системе это устройство, которое из измененного искажениями и помехами группового сигнала выделяет канальные сигналы s’ i (t), которые затем преобразуются в первичные сигналы u’ i (t).

6 (6 i) – преобразователь сигнала в сообщение – устройство, которое преобразует первичный сигнал в принятое сообщение а’ (a’ i).

Примеры: приемная часть телеграфного аппарата, телефон, громкоговоритель, кинескоп.

Элементы 5 и 6 образуют приемное устройство.

7 (7 i) – получатель сообщения – человек или техническое устройство, воспринимающее сообщение.

1.1 Состав и структура общегосударственной системы связи.

1 .2 Архитектура ЕСЭ. Статус сетей, служб, систем электросвязи.

1.3 Классификация служб, пользователей и услуг.

1.4 Номенклатура и виды предоставляемых услуг.

1.5 Основные тенденции развития сетей электросвязи.

1.6 Этапы развития ЕСЭ России.

1.7 Общие требования к сетям электросвязи.

Раздел 1 посвящен концептуально – целевым основам построения, развития

и общим огранизационно – техническим положениям Единой сети электросвязи

Российской Федерации. В данном разделе с системных позиций рассмотрено назначение, состав и структура Общегосударственной системы связи РФ. Особое внимание уделено архитектуре Единой сети электросвязи (ЕСЭ), принципам ее построения, категориям сетей, входящим в состав ЕСЭ. Рассмотрено назначение первичной сети, вторичных сетей, систем электросвязи и служб электросвязи. Приведены классификация пользователей сети, услуг и служб электросвязи. Значительное внимание уделено номенклатуре услуг электросвязи, предостав-ляемых населению страны, в настоящее время и недалеком будущем. Указаны основные тенденции развития электросвязи в мире, что в значительной степени определяет процесс развития ЕСЭ. Важное место в разделе занимает рассмотрение

этапов развития ЕСЭ, определяющие техническую политику, проводимую Министерством информационных технологий и связи РФ. Значительное внимание

уделяется требованиям, предъявляемым к сетям связи, которые определяют политику разработки средств связи, проектирования и эксплуатации сетей электросвязи. Для контроля уровня усвоения изучаемого материала приводятся

контрольные вопросы. Для повышения уровня знаний и оперативного получения

справочной информации приведен список литературы и глоссарий.

1.1 Состав и структура общегосударственной системы связи

Существование современного общества немыслимо без обмена информацией. Информация, понимаемая в широком смысле этого слова как отраженное разнообразие окружающего мира, выполняет в обществе следующие основные функции: коммуникативную , или функцию общения людей; познавательную, целью которой является получение новой информации; управленческую, целью которой является формирование целесообразного поведения управляемой системы. Для интенсификации информационных процессов при общении людей в первой половине прошлого века началось развитие средств электрической связи, обеспечивающих ускорение в первую очередь таких форм движения информации, как передача и распределение. За полтора столетия средства связи много раз изменялись, появлялись новые виды электрической связи, однако основная их функция в обществе – интенсификация коммуникатив-ных процессов – сохранилась. Потребности в интенсификации информаци-онных процессов, связанных с управленческой и познавательной деятель-ностью людей, привели к созданию вычислительной техники. Средства вычислительной техники позволили ускорить такие формы движения информации, как обработка, поиск, хранение, восприятие, отображение, распределение и др. Органическое объединение, интеграция средств элек-тросвязи и вычислительной техники позволили обеспечить согласованное ускорение всех форм движения информации, интенсификацию всех инфор-мационных процессов в обществе. Целесообразная информационная деятельность людей, информация и сред-ства информационной деятельности являются основными компонентами информационной системы общества. Если целью информационной деятель-ности является общение с помощью средств связи, то создаваемая для этой цели информационная система называется системой связи . В соответствии системным подходом при создании любой системы объеди-нение компонентов в систему, их взаимодействия, связи и отношения дол-жны быть направлены на достижение общей цели. В частности, в рамках системы связи должны быть согласованы принципы взаимодействия средств связи, указаны их параметры, установлены порядок пользования этими средствами, определены методы эксплуатации, пропорции и перспективы их развития, согласованы цели назначения всех элементов и подсистем с общей целью функционирования системы.

В нашей стране для наиболее полного удовлетворения потребностей населе-ния, органов государственной власти и управления, обороны и безопасности правопорядка, а также хозяйствующих объектов в услугах электрической и почтовой связи создается и действует система связи Российской Федера-ции (СС РФ). Система связи РФ (Связь РФ) объединяет все системы связи страны по организационному, технологическому, методологическому и другим признакам в единую систему связи и представляет собой совокупность сетей, служб связи и других средств обеспечения, расположенных и функционирующих на территории РФ. Средства СС РФ совместно со средствами ВТ (вычислительной техники) составляют техническую основу информатизации общества. Структура системы связи РФ, представлена на рис. 1.1

Рис. 1.1 Состав системы связи РФ

В СРФ входят федеральная связь и технологические системы связи. Основными компонентами федеральной связи являются федеральная электросвязь (ФЭС) и федеральная почтовая связь (ФПС).

Электросвязь – всякая передача или прием знаков, сигналов, письменного текста, изображений, звуков по проводной, радио -, оптической и другим электромагнитным системам.

Почтовая связь – прием, обработка, перевозка и доставка почтовых отправлений, а также перевод денежных средств.

Федеральная электросвязь включает системы связи общего пользования, системы связи специального назначения и выделенные системы связи.

Системы связи общего пользования - составная часть СС РФ, открытая для пользования всем физическим и юридическим лицам, в услугах которых этим лицам не может быть отказано.

Выделенные системы связи – это системы электросвязи физических и юридических лиц, не имеющих выхода на системы связи общего пользования.

Системы связи специального назначения предназначены для обеспечения нужд государственного управления, обороны, безопасности и охраны право-порядка в Российской Федерации. Такие системы связи не могут быть использованы для возможного оказания услуг населению. Технологические системы связи – это системы электросвязи предприятий, учреждений и организаций, создаваемые для управления внутрипроизвод-ственной деятельностью и технологическими процессами, не имеющие выхо-да на системы общего пользования. При наличии свободных ресурсов в технологических системах связи эти сетевые ресурсы могут быть присоеди-нены к системе связи общего пользования и использованы для предоставле-ния возможных услуг любому пользователю. Выделенные системы связи также могут быть присоединены к системе электросвязи общего пользования, если они соответствуют ее требованиям. В настоящее время в состав Федеральной электросвязи входят следующие системы электросвязи общего пользования: телефонной связи (СТФС); телеграфной связи (СТгС); факсимильной связи (СФС); передача газет (СПГ); передача данных (СПД); распределения программ звукового вещания (СРПЗВ); распределения программ телевизионного вещания (СРПТВ). В процессе развития СС РФ состав систем электросвязи претерпевает суще-ственные изменения за счет интеграции ряда систем и образования новых. Этот процесс обусловлен, прежде всего, внедрением новых технологий и новых технических решений на сетях электросвязи. В качестве первого шага интеграции отдельных систем электросвязи возможно объединение систем электросвязи, обеспечивающих передачу документальных сообщений, в систему документальной электросвязи (СДЭС). Дальнейшее развитие интеграции связано с созданием системы с интеграцией служб (N – ISDN и B - ISDN) и интеллектуальных систем электросвязи, а также системы связи нового (следующего) поколения - NGN. Система телефонной связи(T C ) предназначена для удовлетворения потребностей населения, учреждений, организаций и предприятий в передаче телефонных, факсимильных сообщений и данных со скоростью не более 64 кбит/с. Система ТС обеспечивает выход на технологические телефонные сети, международную телефонную сеть, а также связь с подвижными абонен-тами и Internet. Система телеграфной связи обеспечивает передачу документальных сообщений, представленных в виде буквенно-цифрового текста. Система передачи данных обеспечивает передачу данных широкому кругу предприятий и учреждений страны, населению, а также для удовлетворения нужд автоматизированных систем управления. Система факсимильной связи обеспечивает передачу неподвижных, как цветных, так черно-белых, полутоновых и штриховых изображений в виде фотографий, рисунков, графиков, рукописных текстов и т.п. на любом языке и с любым алфавитом, нанесенных на бланки типовых размеров. Система передачи газет предназначена для передачи оригиналов-оттисков газет, поступающих от издательств в пункты децентрализованной печати. Система распределения сигналов программ звукового вещания предназ-начена для передачи программ вещания населению страны. Система распределения сигналов телевизионных программ предназначена для реализации телевизионного вещания.

Средства обеспечения СС РФ

Все средства, обеспечивающие нормальное функционирование СС РФ, можно разделить на средства технического, программного, методического, информационного и организационного обеспечения. Техническое обеспечение СС РФ – совокупность устройств и систем связи, электронных и вычислительных машин и систем, линейных и гражданский сооружений, объединенных в единый комплекс технических средств связи страны. Программное обеспечение – совокупность операционных систем, трансля-торов, компиляторов, пакетов прикладных программ и эксплуатационных документов, обеспечивающих функционирование СС РФ. Методическое обеспечение – совокупность методов, моделей, алгоритмов, правил, нормативов, инструкций, регламентирующих взаимодействие техни-ческих средств и людей с техническими средствами в процессе функциони-рования СС РФ. Информационное обеспечение включает: описание аппаратуры; справочные данные (например, телефонные справочники); сообщения для программ радио и телевизионного вещания; учетные и архивные сведения, необходимые для планирования и развития СС РФ; текущие сведения о функционировании системы и другую информацию. Организационное обеспечение включает : инструкции, руководящие материалы, приказы, штатные расписания, а также документы, определя-ющие цели, права, обязанности, режимы работы, взаимодействие работников и организационных подразделений на различных стадиях функционирования и развития Системы связи РФ. Опыт и разработки в создании больших организационно-технических систем показывает, что переоценка роли каких-либо средств обеспечения, может свести на нет все усилия по созданию эффективно действующей системы связи. В соответствии с принципами целостности системной методологии на всех этапах развития системы ее необходимо рассматривать как целое, т.е. учитывать все ее компоненты, их связи и отношения, существенно влияющие на достижение цели, на ее системные свойства.

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.

1.2.1. Структура канала электросвязи

Из приведенных ранее определений следует, что в любой системе электросвязи должны быть устройства, осуществляющие преобразования: на передаче – информация → сообщение → сигнал, на приеме – сигнал → сообщение → информация.

Кроме того, в процессе передачи сигнал подвергается и другим преобразованиям, многие из которых являются типовыми, обязательными для различных систем электросвязи, независимо от их назначения и характера передаваемых сообщений.

Рассмотрим обобщенную структурную схему системы электрической связи (СЭС) (рис.1.2.) . В нее входят следующие элементы.

Источник сообщения это физический объект, который формирует конкретное сообщение (люди, ЭВМ, датчики). Примеры сообщений: речь, музыка, фотография, текст, рисунок.

Преобразователи сообщения в электрический сигнал (микрофон, датчик) превращают сообщение в первичный сигнал . Например, преобразование букв текста в стандартные электрические сигналы азбуки Морзе.

Модулятор – осуществляет преобразование первичного сигнала во вторичный сигнал , удобный для передачи в среде распространения в условиях действия помех.

Среда распространения служит для передачи электрических сигналов от передатчика к приемнику. Это может быть кабель или волновода, в системах радиосвязи это область пространства в котором распространяются электромагнитные волны от передающей антенны к приемной.

Для каждого типа линии связи имеются сигналы, которые могут быть использованы наиболее эффективно. Например, в проводной линии применяются переменные токи невысоких частот (не более сотен кГц), в радиолинии – электромагнитные колебания высоких частот (от сотен килогерц до десятков тысяч мегагерц), а в волоконно-оптических линиях для передачи информации используют световые волны с частотами 1014…1015 Гц. В среде распространения сигналы обычно значительно ослабляются (затухают) и искажаются под воздействием помех .

Под помехой понимается любое воздействие на сигнал, которое ухудшает достоверность воспроизведения передаваемых сообщений. В наиболее простом случае на вход демодулятора (приемника) поступает сумма сигнала и помехи : . Такие помехи называют аддитивными.

Демодулятор это устройство, в котором из принятого сигнала выделяется первичный электрический сигнал , который из-за действия помех может значительно отличаться от переданного .

Преобразователь необходим для формирования сообщения из принятого первичного сигнала . Качество СЭС определяется степенью соответствия принятого сообщения переданному сообщению .

Структурная схема системы электрической связи для передачи дискретных сообщений (рис. 1.3) дополнительно включает в себя кодер (декодер) источника и кодер (декодер) канала.

Кодер источника служит для преобразования сообщений в кодовые символы с целью уменьшения избыточности источника сообщения, т.е. обеспечении минимума среднего числа символов на одно сообщение и представления в удобной форме (например, в виде двоичных чисел).

Кодер канала, предназначен для введения избыточности, позволяющей обнаруживать и исправлять ошибки в канальном декодере, с целью повышения достоверности передачи.

Декодер канала обеспечивает проверку избыточного (помехоустойчивого) кода и преобразование его в последовательность первичного электрического сигнала безызбыточного кода.

Декодер источника (ДИ) – это устройство для преобразования последовательности ПЭС безизбыточного кода в сообщение.

Принято различать две группы относительно самостоятельных устройств: кодеки и модемы. Кодеком называется совокупность кодера и декодера, которые при двухсторонней связи конструктивно объединены в одно устройство. Модемом называется конструктивно совмещенная совокупность модулятора и демодулятора.

Важнейшей частью СЭС является канал связи.

Каналом связи называется совокупность средств, обеспечивающих передачу сигнала от некоторой точки А системы до точки В. Точки А и В могут быть выбраны различным образом в зависимости от решаемой задачи построения модели, проектирования или анализа СЭС. В зависимости от вида входных и выходных символов канал связи может быть непрерывным, дискретным и полунепрерывным. В одной и той же схеме можно выделить как дискретный так и непрерывный канал, в зависимости от выбора рассматриваемых точек.

сигналами, распространяющимися по проводам, или радиосигналами. В соответствии со способами передачи (переноса) сигналов различают проводную связь и радиосвязь ; в различных системах Электросвязь первую часто используют в сочетании с разновидностями второй (например, с радиорелейной связью , спутниковой связью). По классификации, принятой Международным союзом электросвязи, к Электросвязь относят, кроме того, передачу информации при помощи оптических (см. Оптическая связь ) или других электромагнитных систем связи. По характеру передаваемых сообщений Электросвязь подразделяется на следующие основные виды: телефонная связь , обеспечивающая ведение телефонных переговоров между людьми; телеграфная связь , предназначенная для передачи буквенно-цифровых сообщений - телеграмм; факсимильная связь , при которой передаётся графическая информация - неподвижные изображения текста или таблиц, чертежей, схем, графиков, фотографий и т. п.; передача данных (телекодовая связь), целью которой является передача информации, представленной в формализованном виде (знаками или непрерывными функциями), для обработки этой информации ЭВМ или уже обработанной ими; видеотелефонная связь (см. Видеотелефон ), служащая для одновременной передачи речевой и зрительной информации. При помощи технических средств Электросвязь осуществляются также проводное вещание , радиовещание (звуковое вещание) и телевизионное вещание (см. Телевидение ).

Для установления Электросвязь между отправителем (источником сообщений) и получателем (приёмником сообщений) служат: оконечные аппараты - передающий и приёмный; канал связи , образуемый с помощью одной или нескольких включенных последовательно систем передачи; кроме того, вследствие наличия большого количества оконечных передающих и приёмных аппаратов и необходимости их всевозможных попарных соединений для организации непрерывного (сквозного) канала между ними, используется система коммутационных устройств, состоящая из одной или нескольких коммутационных станций и узлов.

Оконечные аппараты. Оконечный передающий аппарат служит для преобразования сигнала исходной формы (звуков речи; знаков текста телеграмм; знаков, записанных в закодированном виде на перфоленте или каком-либо другом носителе информации ; изображений объектов и т. д.) в электрический сигнал. В телефонной связи и радиовещании для электроакустических преобразований применяют микрофон . В телеграфной связи кодовые комбинации знаков текста телеграмм преобразуют в серии электрических импульсов; такое преобразование осуществляется либо непосредственно (при использовании стартстопного телеграфного аппарата ), либо с предварительной записью знаков на перфоленту (при использовании трансмиттера ). В факсимильной связи преобразование светового потока переменной яркости, отражённого от оригинала, в электрические импульсы производится факсимильным аппаратом . Информацию о распределении светотеней какого-либо объекта телевизионной передачи преобразуют в видеосигнал при помощи телевизионной передающей камеры (телекамеры).

Оконечный приёмный аппарат служит для приведения принимаемых электрических сигналов к форме, удобной для их восприятия приёмником сообщений. При Электросвязь многих видов оконечные аппараты содержат как передающие, так и приёмные устройства. В первую очередь это относится к такой Электросвязь , которая обеспечивает двухсторонний (обычно дуплексный; см. Дуплексная связь ) обмен сообщениями. Так, телефонный аппарат , как правило, содержит микрофон и телефон , объединённые в одном конструктивном узле - микротелефонной трубке. В радиовещании и телевизионном вещании передающие и приёмные оконечные аппараты разделены, причём сигналы от одного передающего устройства принимаются сразу многими оконечными аппаратами - радиоприёмниками и телевизорами .

Канал связи; многоканальные системы передачи . Канал связи (канал электросвязи) - технические устройства и физическая среда, в которых электрические сигналы распространяются от передатчика к приёмнику. Технические устройства (модуляторы , демодуляторы, усилители электрических колебаний , кодирующие устройства , дешифраторы и т. д.) размещают в оконечных и промежуточных пунктах линий связи (кабельных, радиорелейных и т. д.). Система передачи информации - каналообразующая аппаратура и другие устройства, обеспечивающие в совокупности образование множества каналов связи в одной линии связи (см. также Линии связи уплотнение ).

Используемые в Электросвязь каналы связи подразделяются на аналоговые и дискретные. Аналоговые каналы служат для передачи непрерывных электрических сигналов (примеры таких сигналов: напряжения и токи, получающиеся при электроакустических преобразованиях звуков речи, музыки, при развёртке изображений). Возможность передачи через данный канал связи непрерывных сигналов от того или иного источника обусловлена прежде всего такими характеристиками канала, как полоса пропускания частот и допустимая максимальная мощность передаваемых сигналов. Кроме того, поскольку любой канал подвержен различного рода помехам (см. Помехи в проводной связи, Помехи радиоприёму , Помехоустойчивость ), то он характеризуется также минимальной мощностью электрического сигнала, которая должна в заданное число раз превышать мощность помех. Отношение максимальной мощности сигналов, пропускаемых каналом, к минимальной называется динамическим диапазоном канала связи.

Дискретные каналы служат для передачи импульсных сигналов. Такие каналы обычно характеризуются скоростью передачи информации (измеряемой в бит/сек ) и верностью передачи. Дискретные каналы могут быть также использованы для передачи аналоговых сигналов и, наоборот, аналоговые каналы - для передачи импульсных сигналов. Для этого сигналы преобразуются; аналоговые в импульсные с помощью аналого-дискретных (цифровых) преобразователей, а импульсные в аналоговые с помощью дискретно (цифро)-аналоговых преобразователей. На рис. 1 показаны возможные способы сочетания источников аналоговых и дискретных сигналов с аналоговыми и дискретными каналами связи.

Используемые в Электросвязь системы передачи обычно обеспечивают одновременную и независимую передачу сообщений от многих источников к такому же числу приёмников. В таких системах многоканальной связи общая линия связи уплотняется несколькими десятками - несколькими тысячами индивидуальных каналов. Наибольшее распространение (1978) получили многоканальные системы с частотным разделением аналоговых каналов. При построении таких систем передачи каждому каналу связи отводится определённый участок области частот в полосе пропускания линейного тракта передачи, общего для всех передаваемых сообщений. Для переноса спектра сигнала в участок, отведённый ему в полосе частот группового тракта (частотного преобразования сигнала), используют амплитудную или частотную модуляцию (см. также Модуляция колебаний ) групп «несущих» синусоидальных токов. При амплитудной модуляции (АМ) в соответствии с передаваемым сообщением изменяется амплитуда гармонических колебаний тока несущей частоты . В результате на выходе модулирующего устройства (модулятора) создаются колебания, в спектре которых кроме составляющей несущей частоты (несущей) имеются две боковые полосы. Поскольку каждая из боковых полос содержит полную информацию об исходном (модулирующем) сигнале, то в линию связи пропускают только одну из них, а другую и несущую подавляют с помощью полосно-пропускающих электрических фильтров или иных устройств (см. Однополосная модуляция , Однополосная связь ). При частотной модуляции (ЧМ) в соответствии с передаваемым сообщением изменяется несущая частота. Системы с ЧМ обладают большей по сравнению с системами с АМ помехоустойчивостью, однако это преимущество реализуется лишь при достаточно большой девиации частоты , для чего необходима широкая полоса частот. Поэтому, например, в радиосистемах ЧМ применяют главным образом в диапазоне метровых (и более коротких) волн, где на каждый индивидуальный канал приходится полоса частот, в 10-15 раз большая, чем в системах с АМ, работающих на более длинных волнах. В радиорелейных линиях нередко используют сочетание АМ с ЧМ; с помощью АМ создаётся некоторый промежуточный спектр, который затем переводится в линейный диапазон частот с помощью ЧМ.

Для передачи сообщений различного вида требуются каналы с определённой шириной полосы пропускания. Характерная особенность современной системы передачи - возможность организации в одной и той же системе каналов, применяемых для различных видов Электросвязь При этом в качестве стандартного канала используется телефонный канал, называемый каналом тональной частоты (ТЧ). Он занимает полосу частот 300-3400 гц. Для упрощения фильтрующих устройств, разделяющих соседние каналы, каналы ТЧ отделяются друг от друга защитными частотными интервалами и занимают (с учётом этих интервалов) полосу 4 кгц. Кроме передачи сигналов речи, каналы ТЧ используются также в факсимильной связи, низкоскоростной передаче данных (от 600 до 9600 бит/сек ) и некоторых других видах Электросвязь Учитывая большой удельный вес каналов ТЧ в сетях Электросвязь , их принимают за основу при создании как широкополосных (> 4 кгц ), так и узкополосных (< 4 кгц ) каналов. Например, в радиовещании применяется канал с полосой, втрое (иногда вчетверо) превышающей полосу канала ТЧ; для высокоскоростной передачи данных между ЭВМ, передачи изображений газетных полос и др. употребляются каналы, в 12, 60 и даже 300 раз более широкие; сигналы программ телевизионного вещания передаются через каналы с полосой, в 1600 раз превышающей полосу канала ТЧ (что составляет примерно 6 Мгц ). На базе канала ТЧ (посредством его т. н. вторичного уплотнения) создаются каналы для телеграфирования с полосами пропускания 80, 160 или 320 гц, со скоростями передачи (соответственно) 50, 100 или 200 бит/сек . Линии радиорелейной связи позволяют создать 300, 720, 1920 каналов ТЧ (в каждой паре высокочастотных стволов); линии связи через ИСЗ - от 400 до 1000 и более (в каждой паре стволов). Проводные линии связи, используемые в системах передачи с частотным разделением каналов, характеризуются следующим числом каналов ТЧ: симметричные кабели 60 (в расчёте на две пары проводов); коаксиальные кабели - 1920, 3600 или 10 800 (на каждую пару коаксиальных трубок). Возможно создание систем с ещё большим числом каналов.

С целью увеличения дальности связи посредством уменьшения влияния шумов (накапливаемых по мере прохождения сигнала в линии) в проводных системах передачи с частотным разделением каналов используют усилители, общие для всех сигналов, передаваемых в каждом линейном тракте, и включаемые на определённом расстоянии друг от друга. Расстояние между усилителями зависит от числа каналов: для мощных проводных систем (10 800 каналов) оно составляет 1,5 км, для маломощных (60 каналов) - 18 км. В системах радиорелейной связи сооружают ретрансляционные станции в среднем на расстоянии 50 км одна от другой.

Наряду с системами передачи с частотным разделением каналов с 70-х гг. 20 в. началось внедрение систем, в которых каналы разделяются во времени на основе методов импульсно-кодовой модуляции (ИКМ), дельта-модуляции и др. При ИКМ каждый из передаваемых аналоговых сигналов преобразуется в последовательность импульсов, образующих определённые кодовые группы (см. Код , Кодирование ). Для этого в сигнале через заданные промежутки времени (равные половине периода, соответствующего максимальной частоте изменения сигнала) вырезаются узкие импульсы (рис. 2 , а). Число, характеризующее высоту каждого вырезанного импульса, передаётся 8-значным кодом за время, не превышающее протяжённость (ширину) импульса (рис. 2 , б). В промежутках времени между передачей кодовых групп данного сообщения линия свободна и может быть использована для передачи кодовых групп других сообщений. На приёмном конце линии производится обратное преобразование кодовых комбинаций в последовательность импульсов различной высоты (рис. 2 , в), из которых с определённой степенью точности может быть восстановлен исходный аналоговый сигнал (рис. 2 , г). При дельта-модуляции аналоговый сигнал сначала преобразуется в ступенчатую функцию (рис. 3 , а), причём кол-во ступенек на период, соответствующий максимальной частоте изменения сигнала, в различных системах составляет 8-16. Передаваемая в линию последовательность импульсов отображает ход ступенчатой функции в изменении знака производной сигнала: возрастающие участки аналоговой функции (характеризующиеся положительной производной) отображаются положительными импульсами, спадающие участки (с отрицательной производной) - отрицательными (рис. 3 , б). В промежутках между этими импульсами располагаются импульсы, образованные от других сигналов. При приёме импульсы каждого сигнала выделяются и интегрируются, в результате с заданной степенью точности восстанавливается исходный аналоговый сигнал (рис. 3 , в).

Каналы ИКМ и дельта-модуляции (без оконечных аналого-цифровых преобразующих устройств) - дискретные и часто используются непосредственно для передачи дискретных сигналов. Основным достоинством систем с временным разделением каналов является отсутствие накопления шумов в линии; искажение формы сигналов при их прохождении устраняется с помощью регенераторов, устанавливаемых на определённом расстоянии друг от друга (аналогично усилителям в системах с частотным разделением). Однако в системах с временным разделением существует шум «квантования», возникающий при преобразовании аналогового сигнала в последовательность кодовых чисел, характеризующих этот сигнал лишь с точностью до единицы. Шум «квантования», в отличие от обычного шума, не накапливается по мере прохождения сигнала в линии.

К сер. 70-х гг. разработаны системы с ИКМ на 30, 120 и 480 каналов; находятся в стадии разработки системы на несколько тыс. каналов. Развитие систем передачи с разделением каналов во времени стимулируется тем, что в них широко используют элементы и узлы ЭВМ, и это в конечном счёте приводит к удешевлению таких систем как в проводной связи, так и радиосвязи. Весьма перспективны импульсные системы передачи на основе находящихся в стадии разработки волноводных и световодных линий связи (число каналов ТЧ может достигать 10 5 в волноводной трубе диаметром примерно 60 мм или в паре стеклянных световодных нитей диаметром 30-70 мкм ).

Системы коммутационных устройств. Применяемые в Электросвязь системы коммутационных устройств бывают двух типов: узлы и станции коммутации каналов (КК), позволяющие при конечном числе каналов создавать временное прямое соединение через канал связи любого источника с любым приёмником (после окончания переговоров соединение разрывается, а освободившийся канал используется для организации другого соединения); узлы и станции коммутации сообщений (КС), используемые в Электросвязь тех видов, в которых допустима задержка (накопление) передаваемых сообщений во времени. Задержка бывает необходима при невозможности их немедленной передачи вызываемому абоненту из-за отсутствия в данный момент свободного канала либо занятости вызываемой абонентской установки. Узлы и станции КК, применяемые в Электросвязь наиболее массовых видов - телефонной и телеграфной, - представляют собой телефонные станции или телеграфные станции , а также телефонные или телеграфные узлы связи , размещаемые в определённых пунктах телефонной сети или телеграфной сети . Станции и узлы КК различаются в зависимости от выполняемых ими функций и их расположения в сети. Например, в телефонной сети существуют такие автоматические телефонные станции (АТС), как сельские, городские, междугородные, а также различные коммутационные узлы: узлы автоматической коммутации, узлы входящих и исходящих сообщений и другие. Характерной особенностью узлов является то, что они связывают между собой различные АТС. Любая современная станция или узел КК содержит комплекс управляющих устройств, построенных на базе электромеханических или электронных приборов, и коммутационных устройств, которые под воздействием сигналов управления осуществляют соединение или разъединение соответствующих каналов (рис. 4 ). В наиболее распространённых (1978) системах КК устройства управления строятся на основе электромеханического реле , а коммутационные устройства - на основе многократных координатных соединителей . Такие станции и узлы называются координатными.

Системы КС используются преимущественно в телеграфной связи и при передаче данных. Дополнительно к управляющим и коммутирующим устройствам в системах КС имеются устройства для накопления передаваемых сигналов. В процессе прохождения сигналов от передатчика к приемнику в системах КС осуществляются такие технологические операции с накапливаемыми сообщениями, как изменение порядка их следования к абонентам (с учётом возможных приоритетов, т. е. преимущественного права на передачу), приём сообщений по каналу одного типа (характеризующемуся одной скоростью передачи), а передача - по каналу другого типа (с др. скоростью) и ряд дополнительных операций в соответствии с заданным алгоритмом работы. В некоторых случаях могут создаваться комбинированные узлы КС и КК, позволяющие обеспечить наиболее благоприятные режимы передачи сообщений и использования сетей Электросвязь

Для развития современных коммутационных станций и узлов характерны тенденции использования в коммутационных устройствах быстродействующих миниатюрных герметизированных контактов (например, герконов ) для реализации соединений, а для управления процессами соединений - специализированных ЭВМ. Коммутационные станции и узлы такого типа получили название квазиэлектронных. Введение ЭВМ позволяет предоставлять абонентам дополнительные услуги: возможность применения сокращённого (с меньшим кол-вом знаков) набора номеров наиболее часто вызываемых абонентов; установку аппаратов на «ожидание», если номер вызываемого абонента занят; переключение соединения с одного аппарата на другой и т. д. С внедрением систем передачи с временным разделением каналов намечается возможность перехода к чисто электронным (без механических контактов) станциям и узлам коммутации. В таких системах коммутируются непосредственно дискретные каналы (без преобразования дискретных сигналов в аналоговые). В результате происходит объединение (интеграция) процессов передачи и коммутации, что служит предпосылкой к созиданию интегральной сети связи, в которой сообщения всех видов передаются и коммутируются едиными методами. В СССР Электросвязь развивается в рамках разработанной и планомерно внедряемой Единой автоматизированной сети связи (ЕЛСС). ЕАСС представляет собой комплекс технических средств связи, взаимодействующих посредством использования общей - «первичной» - сети каналов, на основе которой с помощью коммутационных станций и узлов и оконечных аппаратов создаются различные «вторичные» сети, обеспечивающие организацию Электросвязь всех видов.

Лит.: Чистяков Н. И., Хлытчиев С. М., Малочинский О. М., Радиосвязь и вещание, 2 изд., М., 1968; Многоканальная связь, под ред. И. А. Аболица, М., 1971; Автоматическая коммутация и телефония, под ред. Г. Б. Метельского, ч. 1-2, М., 1968-69; Емельянов Г. А., Шварцман В. О., Передача дискретной информации и основы телеграфии, М., 1973; Румпф К. Г., Барабаны, телефон, транзисторы, пер. с нем., М., 1974; Лившиц Б. С., Мамонтова Н. П., Развитие систем автоматической коммутации каналов, М., 1976: Давыдов Г. Б., Рогинекий В. Н., Толчан А. Я., Сети электросвязи, М., 1977; Давыдов Г. Б., Электросвязь и научно-технический прогресс, М., 1978.

1 , 2 , ...Nn - каналы или абонентские линии; СК- станционные комплекты для обеспечения функционирования оконечных аппаратов (питание микрофонов, посылка адресной информации и др.): ШК - шнуровые комплекты." src="a_pictures/18/10/th_262622794.jpg">
Рис. 4. Структурная схема коммутационной станции (узла): ЛК - линейные комплекты для сопряжения каналов и устройств управления; M1, М2, ...Мn, 1 , 2 , ...Nn - каналы или абонентские линии; СК- станционные комплекты для обеспечения функционирования оконечных аппаратов (питание микрофонов, посылка адресной информации и др.): ШК - шнуровые комплекты.

Статья про слово "Электросвязь " в Большой Советской Энциклопедии была прочитана 8763 раз