Развитие систем связи

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Российский государственный университет туризма и сервиса

ИНСТИТУТ СЕРВИСА (ФИЛИАЛ)

Курсовой проект

По дисциплине: «Территориальная организация инфраструктуры»

На тему: «Развитие систем связи»

Исполнил: студент 4-го курса,

группа № ВГ-107,

Нехай Виталий

Москва 2010 г

Содержание

Введение

1. Аналитическая часть

1.1 Развитие связи в стране

1.2 Анализ современных систем и средств связи

1.3 Телефонные сети и их классификация

2. Проектная часть.

2.1 Развитие новых беспроводных и оптоволоконных систем связи и их эффективность

2.2 Анализ рынка сотовой связи в Санкт-Петербурге

2.3 Схема организации связи на сельской телефонной сети

Заключение

Список литературы

Введение

В настоящее время электрические сигналы применяются для передачи различных сообщений и обнаружения объектов в пространстве, для автоматического управления промышленными объектами и космическими кораблями, для выполнения физических измерений и наблюдений, для решения математических задач с помощью ЭВМ и для многих других целей.

Современные проблемы в области теории и техники связи определяются новыми условиями и вытекающими из них новыми, более высокими требованиями. В первую очередь повышаются требования к скорости и достоверности передачи информации. Быстродействие и достоверность являются важнейшими характеристиками современных систем связи. В связи с этим стает задача оптимального построения такой системы связи, для которой эти характеристики являются самыми максимальными.

Такая задача постоянно возникает перед инженерами, Проектирующими и эксплуатирующими различные системы и линии передачи сообщений, а также разрабатывающими соответствующую аппаратуру.

Предлагаемая курсовая работа посвящена системам связи, организации связи на сельской телефонной станции и исследованию рынка операторов сотовой связи, так как проблема использования сотовой связи и правильного выбора оператора - одна из особо значимых проблем современности. В этой работе я попытаюсь достаточно полно рассмотреть основных операторов сотовой связи, и показать в чем состоят особенности, предоставляемых ими услуг.

1. Аналитическая часть

1.1 Развитие связи в стране

Историческая справка. Первая телеграфная линия появилась в России в 1835 г. Она соединила Санкт - Петербург с Кронштадтом и предназначалась для нужд военного ведомства. Через четыре года завершилось строительство второй линии, которая соединила северную столицу с Варшавой.

К началу XX в. Протяжённость государственных телеграфных линий составила 127 тыс. верст. Они были соединены с телеграфными линиями Китая и Японии.

К тому времени были проложены подводные телеграфные кабели, связывающие Россию с Данией и Швецией.

Телефон впервые появился в России в 1880 г. Первоначально правительство планировало установить государственную монополию на устройство телефонной связи.

Однако из-за высокой стоимости строительства и эксплуатации телефонных станций к их созданию стали привлекать частный капитал. Согласно заключённым контрактам телефонные станции и линии, построенные за счёт частных компаний, через 20 лет эксплуатации переходили в государственную собственность.

К началу XX в. В России действовало 77 государственных и 11 частных телефонных станций. Плата за пользование телефоном в государственном секторе была в 2 раза ниже, чем в частном. Всего в 1913 г. В российских городах было установлено 300 тыс. телефонных аппаратов.

По оценкам специалистов, Россия в конце 90 - х гг. по степени развития средств связи отставала от западных стран на 15 - 20 лет. В 70 - е гг. она практически пропустила первую информационную революцию, не освоив промышленного производства цифровых АТС и оптико-волоконного кабеля.

Основным показателем развития рынка услуг электросвязи общего пользования является число телефонов на 100 жителей, который коррелируется с показателем ВВП на душу населения. В России в конце 90 - х гг. телефонный парк насчитывал более 31 млн. аппаратов, т. Е. На 100 жителей приходился 21 телефон ( в США и странах Западной Европы - 60 - 70 телефонов ).

Связь является одной из первых отраслей российской экономики, в которой стали развиваться рыночные отношения. В 90 - е гг. была приватизирована большая часть государственных предприятий связи, создано 127 акционерных обществ электросвязи, оказывающих соответствующие услуги в 89 регионах России.

В начале 2001 г. Министерством связи РФ было выдано 7400 лицензий на предоставление услуг связи. Наряду с традиционными операторами сетей общего пользования на российском рынке функционирует около 4500 новых операторов.

Связь остаётся наиболее привлекательной для капиталовложений из-за рубежа. Если в 1993 г. Иностранные инвестиции в наши телекоммуникационные системы составили 300 млн., то в 1997 г. - 820 млн. долл. Наибольшую активность проявляют японские, германские, итальянские, финские, шведские и южнокорейские транснациональные компании. И сегодня Россия по количеству крупных проектов в области телекоммуникаций опережает все страны мира. Среди них выделяется проект под названием « 50х50», который оценивается в 15 млрд. долл. И предусматривает установку 50 новых телефонных станций, прокладку 50 тыс. км. Волоконно-оптического кабеля, создание компании - оператора, где, по предварительным оценкам, 20% капитала будет принадлежать иностранным инвесторам.

В Советском Союзе развитие инфраструктуры связи значительно зависело от импорта иностранного оборудования. Более 65 % всех телефонных станций и 30 % кабеля поставлялось из - за зарубежа, главным образом из стран бывшего СЭВ. Все международные и междугородные телефонные станции, примерно 80 % местных АТС, введённых в эксплуатацию с середины 90 - х гг., были произведены за рубежом. Ежегодный объём импорта телекоммуникационного оборудования превышал 500 млн. долл.

В настоящее время ситуация меняется к лучшему. К концу 90 - х гг. появилось отечественное коммутационное оборудование, в частности станции « Квант » , « Элком » , « Бэта » и др. Налажено совместное производство с западными партнёрами, в том числе с фирмами « Алкатель » , « Сименс» и др. По качеству производимая ими продукция не уступает лучшим мировым аналогам. Однако доля отечественного оборудования на внутреннем рынке составляет лишь 20 %.

Экономические показатели развития отрасли. В настоящее время уровень телефонной плотности в России составляет немногим более 20 телефонов на 100 жителей, что значительно ниже соответствующих показателей в большинстве индустриально развитых стран. Доля номерной ёмкости электронных ( цифровых ) АТС в стране не достигает 20 %, в то время как остальные 80 % приходятся на функционально и морально устаревшие аналоговые станции. Несмотря на высокие темпы внедрения современных технологий, процент охвата населения РФ новыми видами связи, такими как сотовая связь, пейджинг, Интернет остаётся низким. В России, наконец, 2000 г. Число пользователей сети Интернет составляло менее 3 млн. человек.

Наиболее динамично развивается сотовая связь. Только за один 1999 г. Число её абонентов возросло почти на 80 %. Это обусловлено постепенным ростом платёжеспособного спроса населения, а также политикой снижения тарифов, проводимой крупнейшими компаниями сотовой связи. По прогнозам западных экспертов к 2004 г. Пользователей услуг мобильной связи будет столько же, сколько и абонентов телефонных сетей общего пользования.

Либерализация рынков. В 1999 - 2000 гг. значительно упростились механизмы лицензирования, сертификации и выделения частотного ресурса новым операторам связи. В результате число альтернативных операторов, предоставляющих услуги связи, увеличилось. Практически все традиционные операторы проводной связи также оказывают услуги сотовой и пейджинговой связи и предоставляют доступ в Интернет.

Однако реформы пока не затронули сферу тарифов на услуги местной связи для населения. За 10 лет рыночных преобразований не произошло изменений в установлении тарифов на услуги связи, которые для каждого региона назначаются федеральным центром. У большинства операторов связи тарифы на услуги местной связи для населения покрывают около 70 % их себестоимости. Низкорентабельные услуги местной телефонной связи окупаются только благодаря их перекрёстному субсидированию за счёт услуг междугородной и международной связи.

Глобализация российского рынка телекоммуникаций. Отечественный рынок услуг связи остаётся достаточно замкнутым. С одной стороны это обусловлено огромными масштабами территории страны, благодаря которым формируются основные доходы операторов связи. С другой - Россия пока находится вне мирового рынка международного трафика, что до сих пор было следствием недостаточно высокого уровня цифровизации магистральных каналов и более низкого качества связи по сравнению с мировыми стандартами. Однако к 2000 г. Качество междугородной связи в стране существенно улучшилось, и её роль в международном транзите телекоммуникационных услуг стала возрастать.

1.2 Анализ современных систем и средств связи

связь информация сотовый беспроводной

Сотовая связь.

В настоящее время во многих станах ведется интенсивное внедрение сотовых сетей связи (ССС) общего пользования. Такие сети предназначены для обеспечения подвижных и стационарных объектов телефонной связью и передачей данных. В ССС подвижными объектами являются либо наземные транспортные средства, либо непосредственно человек, находящийся в движении и имеющий портативную абонентскую станцию (подвижный абонент). Возможность передачи данных подвижному абоненту резко расширяет его возможности, поскольку кроме телефонных сообщений он может принимать телексные и факсимильные сообщения, различного рода графическую информацию (планы местности, графики движения и т.п.), медицинскую информацию и многое другое. Особое значение ССС приобретают в связи с активным внедрением во все сферы человеческой деятельности персональных компьютеров, разнообразных баз данных, сетей ЭВМ. Доступ к ним через ССС позволит подвижному абоненту оперативно и надежно получить необходимую информацию. Соответственно возрастет и роль систем связи, повысятся требования к качеству передачи информации, пропускной способности, надежности работы.

Увеличение объема информации потребует сокращения времени доставки и получения абонентом необходимой информации. Именно поэтому уже сейчас наблюдается устойчивый рост мобильных средств радиосвязи (автомобильных и портативных радиотелефонов), которые дают возможность сотруднику той или иной службы вне рабочего места оперативно решать производственные вопросы. Радиотелефон перестал быть символом престижа и стал рабочим инструментом, который позволяет более эффективно использовать рабочее время, оперативно управлять производством и постоянно контролировать ход технологических процессов, что обеспечивает дополнительные доходы при использовании радиотелефона в производстве.

Внедрение ССС во многие отрасли народного хозяйства позволит резко повысить производительность труда на подвижных объектах, добиться экономии материально-трудовых ресурсов, обеспечить автоматизированный контроль технологических процессов, создать надежную систему управления транспортными средствами или мобильными роботами, распределенными на большой территории и входящими в состав гибких автоматизированных систем управления.

Использование системы радиосвязи с подвижными объектами можно разделить на следующие классы:

ведомственные (или частные) системы подвижной связи (ВСПС);

сотовые системы подвижной связи (ССПС);

системы персонального радиовызова (СПРВ).

Исторически впервые в эксплуатации появились ВСПС, так как в условиях ограничений на использование радиосвязи возможность ее применения для связи с подвижными абонентами предоставлялась государственным, ведомственным или крупным частным организациям (полиция, пожарная охрана, такси и т. п.). Для вызова подвижного абонента (внутри ограниченной зоны обслуживания) стали использоваться СПРВ. Появившиеся совсем недавно ССПС являются принципиально новым видом систем связи, так как они построены в соответствии с сотовым принципом распределения частот по территории обслуживания (территориально-частотное планирование) и предназначены для обеспечения радиосвязью большого числа подвижных абонентов с выходом на телефонную сеть общего пользования (ТФОП). Если ВСПС создавались (и создаются) в интересах узкого круга абонентов, то ССПС за рубежом стали использоваться в интересах широких кругов населения.

Свое название ССС получили в соответствии с сотовым принципом организации связи, согласно которому зона обслуживания (территория города или региона) делится на большое число малых рабочих зон или сот в виде шестиугольников. В центре каждой рабочей зоны расположена базовая станция (БС), осуществляющая связь по радиоканалам со многими абонентскими станциями (АС), установленными на подвижных объектах, находящихся в ее рабочей зоне. Базовые станции соединены проводными телефонными линиями связи с центральной станцией (ЦС) данного региона, которая обеспечивает соединение подвижных абонентов с любыми абонентами телефонной сети общего пользования (ТФОП) с помощью

коммутационных устройств. При перемещении подвижного абонента из одной зоны в другую производится автоматическое переключение канала радиосвязи на новую базовую станцию, тем самым осуществляется эстафетная передача подвижного абонента от передающей к последующей (соседней) базовой станции. Управление и контроль за работой базовых и абонентских станций осуществляется ЦС, в памяти, ЭВМ которой сосредоточены как статические, так и динамические данные о подвижных объектах и состоянии сети в целом.

В отличие от централизованных в сотовых сетях подвижной связи радиосвязь базовой станции с абонентской станцией осуществляется в пределах малой рабочей зоны, что позволяет многократно использовать одни и те же частоты в зоне обслуживания. Число абонентов в ССС определяется пропускной способностью и числом БС, равным числу рабочих зон, которое возрастает по квадратическому закону с уменьшением радиуса

рабочей зоны R при постоянном радиусе зоны обслуживания R0. Если десять лет назад радиус рабочей зоны в ССС был равен 5-15 км, то в настоящее время он равен 200 м. Так уменьшение радиуса рабочей зоны с 30 до 0,5 км позволит увеличить в 3600 раз число подвижных абонентов, оснащенных радиосвязью и имеющих возможность выхода на ТФОП. Следовательно, эффективность использования спектра радиочастот в ССС во много раз выше, чем в централизованных системах подвижной связи, что позволит в перспективе обеспечить управление большим числом наземных подвижных объектов.

С уменьшением радиуса рабочей зоны появляется возможность уменьшить мощность передатчиков и чувствительность приемников, что значительно улучшит электромагнитную совместимость (ЭМС) абонентов в ССС и ЭМС между ССС и другими системами, использующими определенные спектры радиочастот, а также позволит снизить стоимость и габаритные размеры абонентской станции, обеспечить доступ к базам данных и ЭВМ.

Отмеченные преимущества позволяют уже в настоящее время повысить оперативность управления и контроля в работе подведомственных предприятий и организаций, улучшить качество технологических процессов в системах с большим числом транспортных средств.

Стремительный рост объемов передаваемой информации требует значительного сокращения времени доставки и обработки абонентом необходимой информации. Это одна из причин быстрого роста мобильных средств связи на базе ССС.

Внедрение ССС означает появление принципиально нового вида связи - массовой радиотелесвязи, т.е. нового вида услуг. Уже сейчас абонентский терминал ССС - сотовый радиотелефон (СРТ) - признается многими зарубежными экспертами первичным терминалом, которым абонент пользуется как в стационарном состоянии (дома, на службе), так и в движении. Широкое внедрение портативных СРТ в перспективе позволит обеспечить каждого человека персональным телефоном со своим индивидуальным номером.

Создание систем массовой радиотелесвязи с большим числом подвижных абонентов, большой пропускной способностью и высоким качеством приема сообщений возможно только при использовании сотового принципа построения системы связи. Этим и объясняется повышенный интерес к ССПС.

Интернет как современное средство связи.

На сегодняшний день в мире существует более 130 миллионов компьютеров и более 80 % из них объединены в различные информационно-вычислительные сети от малых локальных сетей в офисах до глобальных сетей типа Internet. Всемирная тенденция к объединению компьютеров в сети обусловлена рядом важных причин, таких как ускорение передачи информационных сообщений, возможность быстрого обмена информацией между пользователями, получение и передача сообщений (факсов, E - Mail писем и прочего ) не отходя от рабочего места, возможность мгновенного получения любой информации из любой точки земного шара, а так же обмен информацией между компьютерами разных фирм производителей работающих под разным программным обеспечением.

Такие огромные потенциальные возможности, которые несет в себе вычислительная сеть и тот новый потенциальный подъем, который при этом испытывает информационный комплекс, а так же значительное ускорение производственного процесса не дают нам право не принимать это к разработке и не применять их на практике.

Сегодня множество людей неожиданно для себя открывают для себя существование глобальных сетей, объединяющих компьютеры во всём мире в единое информационное пространство которое называется Internet.

Internet - глобальная компьютерная сеть, охватывающая весь мир. Сегодня Internet имеет около 15 миллионов абонентов в более чем 150 странах мира. Ежемесячно размер сети увеличивается на 7-10%. Internet образует как бы ядро, обеспечивающее связь различных информационных сетей, принадлежащих различным учреждениям во всем мире, одна с другой.

Если ранее сеть использовалась исключительно в качестве среды передачи файлов и сообщений электронной почты, то сегодня решаются более сложные задачи распределеного доступа к ресурсам. Около двух лет назад были созданы оболочки, поддерживающие функции сетевого поиска и доступа к распределенным информационным ресурсам, электронным архивам.

Internet, служившая когда-то исключительно исследовательским и учебным группам, чьи интересы простирались вплоть до доступа к суперкомпьютерам, становится все более популярной в деловом мире.

Компании соблазняют быстрота, дешевая глобальная связь, удобство для проведения совместных работ, доступные программы, уникальная база данных сети Internet. Они рассматривают глобальную сеть как дополнение к своим собственным локальной сетям.

При низкой стоимости услуг (часто это только фиксированная ежемесячная плата за используемые линии или телефон) пользователи могут получить доступ к коммерческим и некоммерческим информационным службам США, Канады, Австралии и многих европейских стран. В архивах свободного доступа сети Internet можно найти информацию практически по всем сферам человеческой деятельности, начиная с новых научных открытий до прогноза погоды на завтра.

Кроме того Internet предоставляет уникальные возможности дешевой, надежной и конфиденциальной глобальной связи по всему миру. Это оказывается очень удобным для фирм имеющих свои филиалы по всему миру, транснациональных корпораций и структур управления. Обычно, использование инфраструктуры Internet для международной связи обходится значительно дешевле прямой компьютерной связи через спутниковый канал или через телефон.

Телефонный аппарат.

Ныне телефонная связь стала автоматической, заправляется компьютерными системами и охватывает весь мир. Телефонная сеть является сложнейшей системой, состоящей из многих автоматических телефонных станций (АТС), узловых и региональных центров, систем кабельной, ВЧ- и спутниковой связи, световолоконных линий связи и т. д. Вся эта система в идеальном случае способна в считанные секунды соединить друг с другом двух любых абонентов в двух любых точках земного шара при общем числе абонентов в сотни миллионов.

Телефонные аппараты, в сущности, те же аудиоустройства, дополненные функциями общения с оконечной АТС. И распространены они ничуть не меньше других описанных в этой книге устройств, а скорее даже и больше. Только в США установлено свыше 100 миллионов телефонных аппаратов. Телефонные аппараты выпускаются следующих типов:

* простейшие, или классические, аппараты с дисковым номеронабирателем и электрическим звонком;

* простые аппараты с кнопочным номеронабирателем и электронным зуммером;

* полуавтоматические телефонные аппараты, подобные простым, но имеющие память для повторного набора последнего номера и отдельные дополнительные функции, например, громкоговорящей связи;

* автоматические телефонные аппараты с памятью на ряд номеров и таймером, оснащенные большим числом функций;

* автоматические моноблочные телефонные аппараты, все узлы которых находятся в телефонной трубке;

* телефонные аппараты с автоответчиком;

* радиотелефоны.

На АТС имеется центральная батарея для питания микрофонов и иных функций, коммутационная система (релейная или электронная) для соединения абонентов и система вызова. Получая от телефонного аппарата специальный сигнал местного вызова (в виде импульсов или тональных

посылок), местная АТС декодирует его и подключает этот аппарат к другому -- вызываемому (если он свободен). При этом на вызываемый аппарат посылается сигнал вызова -- обычно в виде посылок переменного тока с частотой 25 Гц и напряжением до 120-140В. Если запрошенный аппарат занят, в линию вызывающего поступает специальный сигнал -- короткие гудки. Длинные гудки посылаются на вызывающий аппарат, если на вызываемом не поднимают трубку. Более подробно работа телефонного аппарата рассматривается ниже.

Работа телефонного аппарата.

Любой аппарат, даже самый сложный, автоматический, подключается к своей АТС всего двумя проводами. Их по старинке называют Tip (наконечник) и Ring (кольцо), по аналогии с обозначениями, которые были приняты еще в ручных коммутаторах. Принято эти провода обозначать соответственно зеленым и красным цветом. По этим проводам на аппарат поступают:

* постоянное напряжение от центральной батареи АТС (оно у нас равно 60В и подается через развязывающий дроссель);

* сигналы вызова (импульсные с напряжением до 120 -- 140В и с частотой 25 Гц или двухчастотные посылки при частотном вызове);

* переговорные сигналы со звуковой частотой (напряжение в доли

вольта и с частотами примерно от 300 Гц до 3,5 кГц). ` Сам аппарат содержит следующие узлы:

* звонок или электронный зуммер, подающий звуковой сигнал, как только от АТС поступает сигнал вызова;

* рычажный переключатель, срабатывающий при поднятии телефонной трубки;

* узел (электромеханический или электронный) номеронабирателя;

* разговорная схема с телефонным трансформатором;

* микротелефонная трубка, имеющая микрофон и телефон. Посредством рычажного переключателя звонок (или зуммер) подключается к телефонной линии через развязывающий конденсатор с емкостью около 0,1 мкФ. Как только от АТС поступает сигнал вызова, звонок подает звуковой сигнал. Звонок -- самая громоздкая часть телефонного аппарата. Поэтому сейчас он используется только в самых простых классических аппаратах. Трудно сказать, есть ли сейчас фирмы, выпускающие такие аппараты, но факт, что некоторые из них все еще работают и вызывают ностальгическое чувство зависти у всех любителей старины. Повсеместно вместо электрического звонка (изобретенного коллегой Белла -- Т. Ватсоном в 1878 году) сейчас применяются электронные зуммеры в виде простой электронной схемы и излучателя звука (динамика или пьезоэлектрического громкоговорителя -- пищалки).

Почта. России сегодня - это сеть федеральной почтовой связи, включающая в себя сорок две тысячи объектов, среди которых - более сорока тысяч отделений почтовой связи, около сотни почтамтов и, в общей сложности, около триста тысяч сотрудников. Почта России охватывает своими услугами 99% территорий страны.

Первоочередной задачей следующего этапа развития связи является превращение почты в полноценный рыночный субъект, поскольку именно почта обладает колоссальными возможностями и потенциалом для успешного ведения бизнеса. При этом одной из важнейших составляющих эффективной конкурентоспособной работы предприятия на рынке услуг связи должно стать высокое качество обслуживания.

Повышение качества и эффективности работы невозможно без перестройки магистральной сети и её совершенствования. Дирекция ФГКП «Почта России» наметила произвести изменения технологических процессов в связи с переходом на зонально-узловой принцип обработки и сортировки почты. Задача - уменьшить количество сортировок.

В настоящее время почта предоставляет населению новые услуги - это экспресс - почта России, «Киберпочта», «Киберденьги», продажа лотерейных билетов в отделениях почтовой связи и т.д. Кроме этого, почта собирается внедрять другие, такие как, «отправления первого класса», сориентированные на средний класс. Потенциальному клиенту новой услуги не придется переплачивать за экспресс- доставку, при этом сроки доставки почтовых отправлений будут значительно сокращенны за счет пересылки последних авиапочтой. Для «отправлений первого класса» планируется введение специальных почтовых ящиков, которые размещены внутри отделения предприятия связи.

Новые проекты, которые вскоре будут претворены в жизнь работниками связи, позволяют каждому прямо на почте забронировать и заказать авиа и железнодорожные билеты, а также билеты на футбол или в театр, получить доступ в Интернет, связаться по телефону с любой точкой мира (терминал, спутниковая связь), а также приобрести товары первой необходимости.

Розничная торговля на почте - источник получения дополнительных доходов, необходимых для покрытия убытков от оказания универсальных услуг почтовой связи. Полученные средства используются для дальнейшего процесса реструктуризации федеральной почты, модернизации технической и технологической базы, ремонт предприятий связи.

Почта вошла в быт самых широких слоев населения нашей страны, стала неотъемлемой частью их повседневной жизни. В наше время невозможно встретить семью, которая не получает газет, журналов, писем, не пользуется телефоном, услугами телеграфа, радиосвязи и телевидения.

Возникновение новых промышленных центров, открытие и разработка природных богатств, освоение целинных и залежных земель, развитие всех видов транспорта усиливают подвижность населения, содействуют расширению взаимного общения населения разных народностей нашей станы. Это повышает спрос на услуги почты. При помощи почты, телефона, телеграфа, сотовой связи, электронной связи люди поддерживают отношения со своими родными, друзьями, знакомыми, делятся опытом и знаниями дают советы, решают волнующие их вопросы. Почтовая связь - одно из средств международных сообщений. Она помогает расширению экономических и культурных связей нашей страны с зарубежными странами, содействует укреплению и процветанию народов Российской Федерации, дружбы и сотрудничества с развивающимися странами, взаимопониманию и укреплению мира между всеми народами, расширению международного научно-технического и культурного сотрудничества. По почте за границу пересылаются Российские газеты, журналы, книги, брошюры, по которым жители зарубежных стран знакомятся с жизнью нашего народа, их творческими планами и стремлениями, с политикой нашего государства, с хозяйственными, научными и техническими достижениями. Надежная и четко действующая связь является одним из важнейших средств укрепления оборонной мощи нашего государства.

1.3 Телефонные сети и их классификация

СТС - сеть, организуемая на территории сельского административного района и включающая в себя коммутационное оборудование, линии связи, каналообразующую аппаратуру и абонентские установки. СТС может строиться по радиальному, радиально-узловому и комбинированному принципам.

СТС может состоять из центральной станции (ЦС), которая всегда располагается в райцентре, узловых и оконечных станций, которые могут располагаться в любых населенных пунктах сельского района.

ЦС выполняет следующие функции:

Она является городской АТС для абонентов райцентра;

Она является транзитным узлом для абонентов ОС и УС;

ЦС обеспечивает выход на узел спецслужб и АМТС для абонентов райцентра и абонентов ОС и УС

2. Проектная часть

2.1 Развитие новых беспроводных и оптоволоконных систем связи и их эффективность

Беспроводные системы связи

В настоящее время имеется широкий выбор беспроводных технологий пользовательского доступа. Системы радиодоступа строятся в соответствии со следующими стандартами:

HiperLAN2;

MMDS;

WLL;

IrDa;

IEEE 802.11/b/g.

1.1. HiperLAN2

HiperLAN2 базируется на недавно разработанной радиотехнологии, созданной специально для взаимодействий по локальной сети в рамках проекта Broadband Radio Access Networks (BRAN), реализуемого Европейским институтом стандартов в области электросвязи (ETSI), радиотехнология -- так называемое уплотнение с ортогональным разделением частот (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM), реализация которого является весьма серьезной технической задачей. Наиболее привлекательной чертой HiperLAN2 является ее высокая скорость, в качестве каковой иногда ошибочно называется величина 54 Мбит/с. Действительно, номинальная скорость радиопередачи будет составлять 54 Мбит/с, но типичная скорость для приложений будет ближе к 20 Мбит/с. Другая характерная черта -- поддержка QoS, что весьма важно для таких приложений, как видео и речь. Архитектура HiperLAN2 обеспечивает соединение со множеством типов сетей, в том числе Ethernet (она будет поддерживаться в числе первых), IP, ATM и PPP. Функции защиты включают аутентификацию и шифрование. Совершенно Построение сетей на основе технологии HiperLAN2 потребует значительных инвестиций. Во-первых, единственный стандарт по беспроводные локальные сети, на сегодняшний день широко применяемый был предложен IEEE, а вовсе не ETSI. Во-вторых, IEEE уже имеет несколько стандартов на беспроводные локальные сети, в том числе стандарт 802.11a, обеспечивающий скорость передачи 54 Мбит/с. И в-третьих, ни одна компания из числа поддержавших проект HiperLAN2 не является признанным лидером в области локальных сетей. Работает данная технология в 5Ггц диапазоне, который в настоящий момент еще не лицензирован. Чтобы разделяемые сети в стандарте HiperLAN2 действительно обеспечивали широкополосный доступ, они должны иметь множество точек доступа и множество каналов, которые обеспечивают свободу передвижений в пределах определенной территории.

1.2. MMDS

Система MMDS (Microwave Multipoint Distribution Service - Микроволновые многоточечные распределительные системы) получили в последние годы широкое распространение как альтернатива классическим кабельным сетям, в которых распределительная сеть строится за счет прокладки коаксиальных или оптических кабелей. Возможность интеграции систем MMDS c высокоскоростным беспроводным обменом цифровыми данными, позволяет легко решить проблему «последней» мили, обеспечивая радиус вещания, ограниченный линией горизонта (около 60 км).

Запрашиваемые пользователем данные транслируются нисходящими потоками в цифровых каналах, использующих модуляцию QPSK, 16-, 32-, 64-, 128- или 256-QAM. При этом, в зависимости от ширины канала и выбранной схемы модуляции сигнала, в одном канале шириной до 8 МГц обеспечивается скорость передачи данных до 56 Мбит/сек. времени, что в 1000-1500 раз быстрее, чем позволяет аналоговый телефонный модем (33,6 Кбит/с), в 200-400 раз быстрее, чем по линии ISDN (64 и 128 Кбит/с). Радиус зоны обслуживания системы ММDS определяется высотой подвеса передающей антенны, мощностью передатчика, количеством передаваемых каналов, потерями в антенно-фидерном тракте и коэффициентом усиления передающей и приёмной антенн. В процессе строительства и эксплуатации выявлен ряд преимуществ системы MMDS. Главным недостатком технологии является высокая стоимость оборудования, большое число обслуживающего персонала.

1.3. WLL

Первые системы фиксированного беспроводного доступа (WLL -Wireless Local Loop) были разработаны в конце 1980-х - начале 1990-х годов для решения весьма актуальной задачи - расширения зоны обслуживания АТС. Название этого класса систем определяет и их назначение - предоставление услуг традиционной телефонии абонентам, расположенным за пределами зоны обслуживания.

Системы WLL являются системами типа "точка - многоточка", работают в диапазонах частот от 1,5 до 3,5 ГГц, а сети на базе систем WLL строятся по сотовому принципу. В состав систем WLL входят:

1. центральная станция (ЦС), обеспечивающая подключение и управление всей сетью в целом;

2. ретрансляционные станции (PC), позволяющие обеспечить сплошное покрытие обслуживаемой территории и расширить зону обслуживания до нескольких сотен километров (в зависимости от количества последовательно включенных ретрансляторов);

3. терминальные станции (ТС), устанавливаемые в зонах обслуживания;

4. система технического обслуживания, реализованная в виде программного обеспечения на уровне управления сетевыми элементами и устанавливаемая на персональном компьютере.

Системы WLL предоставляют услуги ТфОП (телефония, факс и передача данных с использованием dial-up-модемов) абонентам, удаленным на десятки километров. Основной недостаток данных систем является высокая стоимость, сложность установки и эксплуатации оборудования.

1.4. IrDa

ИК cистемы передачи трафика локальных сетей или для внутрикорпоративных систем стали появляться на рынке в начале 90-х годов. Одним из самых активных первопроходцев была канадская компания A.T.Schindler, но она была не единственной. Заметную активность проявляли фирмы Joltи SilCom системы, с обычным сетевым интерфейсами Ethernet, Token Ring, обеспечивали передачу данных на дистанциях до 500 метров и использовали в передающем устройстве инфракрасные полупроводниковые излучающие диоды.

Системы текоммуникационного применения получили свое развитие лишь к 1998г, когда уровень развития лазерной технологии позволил освоить в массовом производстве лазерные полупроводниковые диоды мощностью 100мВт и более, с высоким показателем параметра наработки на отказ (MTBF), а именно более 50000 часов - тот минимальный уровень, который требуется для надежного функционирования телекоммуникационной системы.

Значительный опыт, приобретенный в результате большого количества инсталляций систем передачи информации на основе оптоволоконных каналов с инфракрасными приемопередатчиками, позволил довести эту технологию до совершенства. При этом был обеспечен высокий уровень безопасности данных и достигнута оптимальная стоимость, так как в данном случае отпадала необходимость в использовании дорогих в прокладке арендуемых кабельных каналов связи.

Инфракрасный канал работает в диапазоне высоких частот, где сигналы мало подвержены электрическим помехам. В соответствии с этим, передача данных осуществляется с небольшим числом ошибок и высокими скоростями. Вместе с этим для использования канала необходимо, чтобы Оконечное Оборудование Данных (ООД) "видело" друг друга. Более того, из-за быстрого затухания сигнала в не всегда чистой атмосфере, длина инфракрасного канала в воздухе ограничена небольшими расстояниями. Так, при использовании направленной антенны и маломощного передатчика (100мВт) связь возможна на расстоянии до 30-50 м. Однако, применение направленной антенны с более мощным передатчиком (250 мВт) увеличивает это расстояние до 10 км. Из-за пыли, дождя, снега происходит рассеивание сигнала.

1.5. IEEE 802.11

На сегодняшний день существуют следующие разновидности данного стандарта построения беспроводных локальных сетей IEEE 802.11 a/b/g Стандарт IEEE 802.11, принятый в1997 г., стал первым стандартом данного семейства. Он предусматривает использование диапазона час-тот 2,4 ГГц - 5 ГГц, а также технологии расширения спектра скачкообразной сменой частоты (Frequency Hopping Spread Spectrum или технологии расширения спектра по методу прямой последовательности. [Direct Sequence Spread Spectrum DSSS. Стандарт IEEE 802.11 обеспечивает пропускную способность до 2 Мбит/с в расчете на одну точку доступа. В стадии рассмотрения находятся такие стандарты как IEEE 802.11e/f/h/i/j/n.

1.5.1. СТАНДАРТ IEEE 802.11a

Стандарт IEEE 802.11 а предусматривает использование нового, не требующего лицензирования частотного диапазона 5 ГГц и модуляции по методу ортогонального мультиплексирования с разделением частот [Orthogonal Frequency Domain Multiplexing [OFDM]). Применение этого стандарта позволяет увеличить скорость передачи в каждом канале с 11 Мбит/с до 54 Мбит/с. При этом одновременно может быть организовано до восьми непересекающихся каналов (или точек присутствия), а не три, как в диапазоне 2,4 ГГц. Продукты стандарта IEEE 802.11а (сетевые адаптеры NIC и точки доступа) не имеют обратной совместимости с продуктами стандартов 802.11 и 802.11b, так как они работают на разных частотах.

1.5.2. СТАНДАРТ IEEE 802.11b

Стандарт IEEE 802.11Ь был принят в 1999 г. в развитие принятого ранее стандарта IEEE 802.11. Он также предусматривает использование диапазона частот 2,4 ГГц, но только с модуляцией DSSS. Данный стандарт обеспечивает пропускную способность до 11 Мбит/с в расчете на одну точку доступа.

Продукты стандарта IEEE 802.11b, поставляемые разными изготовителями, тестируются на совместимость и сертифицируются организацией Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA), которая в настоящее время больше известна под названием Wi-Fi Alliance. Совместимые беспроводные продукты, прошедшие испытания по программе "Альянса WH могут быть маркированы знаком Wi-Fi.

В настоящее время ЕЕЕ 802.11b это самый распространенный стандарт, на базе которого построено большинство беспроводных локальных сетей.

1.5.3. СТАНДАРТ IEEE 802.11g

Проект стандарта IEEE 802.11g был утвержден в октябре 2002 г. Этот стандарт предусматривает использование диапазона частот 2,4 ГГц, обеспечивая скорость передачи 54 Мбит/с и превосходя, таким образом, ныне действующий стандарт 802.11b. Кроме того, он гарантирует обратную совместимость со стандартом 802.11b. Обратная совместимость стандарта IEEE 802.11g может быть реализована в режиме модуляции DSSS, и тогда скорость передачи будет ограничена одиннадцатью мегабитами в секунду либо в режиме модуляции OFDM, при котором скорость составляет 54 Мбит/с. Таким образом, данный стандарт является наиболее приемлемым при построении беспроводных сетей.

1.5.3.1. ФИЗИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ ПРОТОКОЛА 802.11g

Стандарт IEEE 802.11g является логическим развитием стандарта 802.11b/b+ и предполагает передачу данных в том же частотном диапазоне, но с более высокими скоростями. Кроме того, стандарт 802.11g полностью совместим с 802.11b, то есть любое устройство 802.11g должно поддерживать работу с устройствами 802.11b. Максимальная скорость передачи в стандарте 802.11g составляет 54 Мбит/с.

При разработке стандарта 802.11g рассматривались несколько конкурирующих технологий: метод ортогонального частотного разделения OFDM и метод двоичного пакетного сверточного кодирования PBCC.

В протоколе 802.11g предусмотрена передача на скоростях 1, 2, 5,5, 6, 9, 11, 12, 18, 22, 24, 33, 36, 48 и 54 Мбит/с. Некоторые из данных скоростей являются обязательными, а некоторые - опциональными. Кроме того, одна и та же скорость может реализовываться при различной технологии кодирования. Ну и как уже отмечалось, протокол 802.11g включает в себя как подмножество протоколы 802.11b/b+.

Технология кодирования PBCC опционально может использоваться на скоростях 5,5; 11; 22 и 33 Мбит/с. Вообще же в самом стандарте обязательными являются скорости передачи 1; 2; 5,5; 6; 11; 12 и 24 Мбит/с, а более высокие скорости передачи (33, 36, 48 и 54 Мбит/с) -- опциональными.

Отметим, что для обязательных скоростей в стандарте 802.11g используется только кодирование CCK и OFDM, а гибридное кодирование и кодирование PBCC является опциональным.

Для передачи на более высоких скоростях используется квадратурная амплитудная модуляция QAM (Quadrature Amplitude Modulation), при которой информация кодируется за счет изменения фазы и амплитуды сигнала. В протоколе 802.11g используется модуляция 16-QAM и 64-QAM. В первом случае имеется 16 различных состояний сигнала, что позволяет закодировать 4 бита в одном символе. Во втором случае имеется уже 64 возможных состояний сигнала, что позволяет закодировать последовательность 6 бит в одном символе. Модуляция 16-QAM применяется на скоростях 24 и 36 Мбит/с, а модуляция 64-QAM -- на скоростях 48 и 54 Мбит/с.

Оптоволоконные системы связи. Разновидности оптических кабелей связи.

Оптический кабель состоит из скрученных по определенной системе оптических волокон из кварцевого стекла (световодов), заключенных в общую защитную оболочку. При необходимости кабель может содержать силовые (упрочняющие) и демпфирующие элементы.

Существующие ОК по своему назначению могут быть классифицированы на три группы: магистральные, зоновые и городские. В отдельные группы выделяется подводные, объектовые и монтажные ОК.

Магистральные ОК предназначаются для передачи информации на большие расстояния и значительное число каналов. Они должны обладать малыми затуханием и дисперсией и большой информационно-пропускной способностью. Используется одномодовое волокно с размерами сердцевины и оболочки 8/125 мкм. Длина волны 1,3...1,55 мкм.

Зоновые ОК служат для организации многоканальной связи между областным центром и районами с дальностью связи до 250 км. Используются градиентные волокна с размерами 50/125 мкм. Длина волны 1,3 мкм.

Городские ОК применяются в качестве соединительных между городскими АТС и узлами связи. Они рассчитаны на короткие расстояния (до |10 км) и большое число каналов. Волокна-градиентные (50/125 мкм). Длина волны 0,85 и 1,3 мкм. Эти линии, как правило, работают без промежуточных линейных регенераторов.

Подводные ОК предназначаются для осуществления связи через большие водные преграды. Они должны обладать высокой механической прочностью на разрыв и иметь надежные влагостойкие покрытия. Для подводной связи также важно иметь малое затухание и большие длины регенерационных участков.

Объектовые ОК служат для передачи информации внутри объекта. Сюда относятся учрежденческая и видеотелефонная связь, внутренняя сеть кабельного телевидения, а также бортовые информационные системы подвижных объектов (самолет, корабль и др.).

Монтажные ОК используются для внутри- и межблочного монтажа аппаратуры. Они выполняются в виде жгутов или плоских лент.

Достоинства и недостатки оптических кабелей, и область их применения

Наряду с экономией цветных металлов, и в первую очередь меди, оптические кабели обладают следующими достоинствами:

· широкополосность, возможность передачи большого потока информации (несколько тысяч каналов);

· малые потери и соответственно большие длины трансляционных участков (30...70 и 100 км);

· малые габаритные размеры и масса (в 10 раз меньше, чем электрических кабелей);

· высокая защищенность от внешних воздействий и переходных помех;

· надежная техника безопасности (отсутствие искрения и короткого замыкания).

К недостаткам оптических кабелей можно отнести:

· подверженность волоконных световодов радиации, за счет которой появляются пятна затемнения, и возрастает затухание;

· водородная коррозия стекла, приводящая к микротрещинам световода и ухудшению его свойств.

Достоинства и недостатки оптоволоконной связи. Достоинства открытых систем связи:

1. Более высокое отношение мощности принимаемого сигнала к излучаемой мощности при меньших апертурах антенн передатчика и приемника.

2. Лучшее пространственное разрешение при меньших апертурах антенн передатчика и преемника.

3. Очень малые габариты передающего и приемного модулей, используемых для связи на расстояния до 1 км.

4. Хорошая скрытность связи.

5. Освоение неиспользуемого участка спектра электромагнитных излучений.

6. Отсутствие необходимости получения разрешение на эксплуатацию системы связи.

Недостатки открытых систем связи:

Малая пригодность для радио вещания из-за высокой направленности лазерного пучка.

Высокая требуемая точность наведения антенн передатчика и приемника

Низкий КПД оптических излучателей

Сравнительно высокий уровень шума в приемнике, частичтно обусловленный квантовой природой процесса детектирования оптического сигнала

Влияние характеристик атмосферы на надежность связи

Возможность отказов аппаратуры.

Достоинства направляющих систем связи:

Возможность получений световодов с малыми затуханием и дисперсией, что позволяет сделать большим расстояния между ретрансляторами (10 … 50 км).

Малый диаметр одноволоконного кабеля.

Допустимость изгиба световода под малыми радиусами.

Малая масса оптического кабеля при высокой информационной пропускной способности.

Низкая стоимость материала световода.

Возможность получения оптический кабелей, не обладающих электропроводностью и индуктивностью.

Пренебрежимо малые перекрестные помехи.

Высоко скрытость связи: ответвление сигнала возможно только при непосредственном подсоединении к отдельному волокну.

Гибкость в реализации требуемой полосы пропускания: световоды различных типов позволяет заменить элуктрические кабели в цифровых системах связи всех уровней иерархии.

Возможность постоянного усовершенствования системы связи.

Недостатки направляющих систем связи:

Трудность соединения (сращивания) оптичеких волокон

Необходимость прокладки дополнительных электропроводящих жил в оптическом кабеле для обеспечения электропитания динстационно управляемой аппаратуры

Чувствительность оптического волокна к воздействию воды при ее попадании в кабель

Чувствительность оптического волокна к воздействию ионизирующего излучения

Низкий КПД источников оптического излучения при ограниченной мощности излучения

Трудности реализации режима многостанционного (параллельного) доступа с помощью шины с временным разделением каналов

Высокий уровень шума в приемнике

Направления развития и применения волоконной оптики

Открылись широкие горизонты практического применения ОК и волоконно-оптических систем передачи в таких отраслях народного хозяйства, как радиоэлектроника, информатика, связь, вычислительная техника, космос, медицина, голография, машиностроение, атомная энергетика и др. Волоконная оптика развивается по шести направлениям:

1. многоканальные системы передачи информации;

2. кабельное телевидение;

3. локальные вычислительные сети;

4. датчики и системы сбора обработки и передачи информации;

5. связь и телемеханика на высоковольтных линиях;

6. оборудование и монтаж мобильных объектов.

Многоканальные ВОСП начинают широко использоваться на магистральных и зоновых сетях связи страны, а также для устройства соединительных линий между городскими АТС. Объясняется это большой информационной способностью ОК и их высокой помехозащищенностью. Особенно эффективны и экономичны подводные оптические магистрали.

Применение оптических систем в кабельном телевидении обеспечивает высокое качество изображения и существенно расширяет возможности информационного обслуживания индивидуальных абонентов. В этом случае реализуется заказная система приема и предоставляется возможность абонентам получать на экране своих телевизоров изображения газетных полос, журнальных страниц и справочных данных из библиотеки и учебных центров.

На основе ОК создаются локальные вычислительные сети различной топологии (кольцевые, звездные и др.). Такие сети позволяют объединять вычислительные центры в единую информационную систему с большой пропускной способностью, повышенным качеством и защищенностью от несанкционированного допуска.

Волоконно-оптические датчики способны работать в агрессивных средах, надежны, малогабаритны и не подвержены электромагнитным воздействиям. Они позволяют оценивать на расстоянии различные физические величины (температуру, давление, ток и др.). Датчики используются в нефтегазовой промышленности, системах охранной и пожарной сигнализации, автомобильной технике и др.

Легкость, малогабаритность, невоспламеняемость ОК сделали их весьма полезными для монтажа и оборудования летательных аппаратов, судов и других мобильных устройств.

В последнее время появилось новое направление в развитии волоконно-оптической техники -- использование среднего инфракрасного диапазона волн 2...10 мкм. Ожидается, что потери в этом диапазоне не будут превышать 0,02 дБ/км. Это позволит осуществить связь на большие расстояния с участками регенерации до 1000 км. Исследование фтористых и халькогенидных стекол с добавками циркония, бария и других соединений, обладающих сверхпрозрачностью в инфракрасном диапазоне волн, дает возможность еще больше увеличить длину регенерационного участка.

Ожидаются новые интересные результаты в использовании нелинейных оптических явлений, в частности соли тонного режима распространения оптических импульсов, когда импульс может распространяться без изменения формы или периодически менять свою форму в процессе распространения по световоду. Использование этого явления в волоконных световодах позволит существенно увеличить объем передаваемой информации и дальность связи без применения ретрансляторов.

Весьма перспективна реализация в ВОЛС метода частотного разделения каналов, который заключается в том, что в световод одновременно вводится излучение от нескольких источников, работающих на разных частотах, а на приемном конце с помощью оптических фильтров происходит разделение сигналов. Такой метод разделения каналов в ВОЛС получил название спектрального уплотнения или мультиплексирования.

При построении абонентских сетей ВОЛС кроме традиционной структуры телефонной сети радиально-узлового типа предусматривается организация кольцевых сетей, обеспечивающих экономию кабеля.

Можно полагать, что в ВОСП второго поколения усиление и преобразование сигналов в регенераторах будут происходить на оптических частотах с применением элементов и схем интегральной оптики. Это упростит схемы регенерационных усилителей, улучшит их экономичность и надежность, снизит стоимость.

В третьем поколении ВОСП предполагается использовать преобразование речевых сигналов в оптические непосредственно с помощью акустических преобразователей. Уже разработан оптический телефон и проводятся работы по созданию принципиально новых АТС, коммутирующих световые, а не электрические сигналы. Имеются примеры создания многопозиционных быстродействующих оптических переключателей, которые могут использоваться для оптической коммутации.