Принципы телефонной передачи

Комплексная система оперативно-технологической радиосвязи "Транспорт" широко начала внедряться на железнодорожном транспорте в конце восьмидесятых годов. Она разрабатывалась с целью удовлетворения потребностей в передаче информации для всех технологических звеньев железнодорожного транспорта. В ней, однако, не предусматривалась возможность организации

пассажирской радиосвязи. Как показала практика, это - важный компонент повышения безопасности движения поездов и сервисного обслуживания пассажиров. В процессе создания интегрированной системы, включающей в себя оперативно-технологическую и пассажирскую радиосвязь, целесообразно сравнить базовые варианты ее построения на основе существующей и перспективной аппаратуры.

В качестве базовых вариантов организации системы оперативно-технологической и пассажирской радиосвязи на примере участка Санкт-Петербург - Москва Октябрьской дороги приняты четыре системы. Это существующие - дуплексная диспетчерская поездная радиосвязь (ПРС-"Транспорт") и ремонтно-оперативная радиосвязь (РОРС-"Транспорт"), а также перспективные - подвижная радиотелефонная связь с "транкинговой" структурой (AEG-"МАТРАКОМ") и спутниковая ("ИНМАРСАТ-М").

Организация каналов ОТС по принципам:

­ Организация каналов по принципу диспетчерской связи. Допускается включить только тех абонентов, которые по роду своей деятельности непосредственно связаны с данным диспетчером. К диспетчерской связи предъявляются следующие требования: простейший и наиболее быстрый процесс установления соединения (нажатие вызывной кнопки или голосом); отсутствие потерь вызова в процессе установления соединения; посылка индивидуального, группового и циркулярного вызовов и разговор; вызов диспетчера со стороны промежуточных пунктов голосом; односторонний способ ведения переговоров; реализация принципа «говорит один -- слышат все»; абсолютный приоритет диспетчера; передача сигналов контроля посылки и контроля приема вызова; громкоговорящий прием у диспетчера; прием на микротелефон или головку громкоговорителя у абонента промежуточного пункта; невозможность взаимного вызова абонентов промежуточных пунктов и переговоров без разрешения диспетчера; возможность организации радиопроводного канала для связи с машинистами локомотивов; возможность соединения с диспетчером и станциями соседнего круга другого отделения; высокое качество тракта передачи и надежность системы связи.

­ Организация канала по принципу постанционной связи (ПС). Постанционная связь предназначена для переговоров работников промежуточных станций между собой, а также с работниками участковых станций, отделений дороги, дистанций и других подразделений железнодорожного транспорта. Эта связь организуется с применением такой же системы избирательного вызова, как и в диспетчерской связи. К работе вызывного тракта предъявляются те же требования с учетом особенностей построения-общеслужебной связи: возможность ведения переговоров между ПП; возможность переговоров абонентов ПП с абонентами местных сетей участковых и промежуточных станций, а также с абонентами дорожной телефонной сети общего пользования; возможность выхода на сети связи других ведомств, в том числе и на общегосударственную; возможность участия ее абонентов в производственных совещаниях на всех уровнях.

­ Организация каналов по принципу взаимоизбирательной диспетчерской связи. Предполагается его использование в билетно-диспетчерской и других видах связи, где нет необходимости взаимного прослушивания разговоров.

­ Организация каналов прямой связи. В этом случае используются отдельные каналы НЧ, которые включаются на станциях в комплекты аппаратуры технологической станционной связи КТС дежурных по станциям, ограничивающим перегон. По принципу прямой связи организуются перегонная и межстанционная связь, а также станционная технологическая.

­ Организация канала по принципу дорожной распорядительной связи.Тракт передачи здесь строится по распорядительному принципу (от руководителя к исполнителю), т. е. от распорядительной станции усилительное оборудование постоянно включено в сторону промежуточных пунктов.

­ Основные требования к дорожно-распорядительной связи те же, что и диспетчерской связи.

­ Дополнительные требования к этому виду связи следующие: необходимость обеспечить подключение диспетчера (ДГП) к любым абонентам местной и междугородной связи в пределах своей зоны управления; возможность включения дорожно-распорядительной связи к соседним диспетчерским участкам для ведения переговоров с диспетчером и абонентами его участка с сохранением приоритета диспетчера; возможность подключения к каналу на распорядительной станции руководства управления дороги с правом приоритетного ведения переговоров с любым абонентом участка, включая диспетчера.

­ Организация каналов по принципу связи совещаний Основные требования к сети связи совещании следующие: возможность проведения оперативных совещаний с любым количеством участников; возможность частичного и полного объединения различных видов СС; обеспечение абсолютного приоритета руководителю при проведении совещания; вызов с линейных пунктов должен осуществляться голосом; простота пользования средствами связи, без посылки вызывных сигналов; постоянный контроль качества тракта передачи; обеспечение высокой надежности; резервирование каналов главного направления.

Ремонтно-оперативная радиосвязь. Она предназначена для оперативного руководства работой по ремонту и технологического обслуживания пути устройств СЦБ и связи. Использование р/св. при ремонте и текущем содержании пути позволяет передать сообщение о приблежении поезда по соседнему пути. Корректировать график движения и уменьшения времени закрытия перегона. Для организации р/св.ремонтных подразделений применяются специальные разработанная радио аппаратура «Ремонт-3» и комплекс р/ст. ЖР-У.

Оповещение о прибытии поезда сигналисты петард передают голосом сигналисту центра по телеф. р/канала. Все телефонные переговоры ведутся под контролем и с согласия руководителя работ. После установили связи переговоры м/у абонентами ведется по общему телефонному радиоканалу в симплексном режиме без участия сигналиста центра. В зависимости от назначения и способа реализациирем.-операт. связи разделяется на несколько видов р/св.:

- диспетчерская постоянно действующая р/св;

- временная диспетчерская ремонтная р/св.;

- р/св. внутри фронта работ;

- служебная рем.-опер. р/св с вых на ж/д АТС.

В зависимости от вида р-о р/св используется следующие средства связи: стационарная радиостанция РС-6, РС-4; станционно-распорядительная СР-34; СР-2; возимая РВ-5, РВ-6; носимые РН-2, РН-

В России имеется положительный опыт создания транкинговых сетей, в том числе и на железнодорожном транспорте. Одной из первых транкинговых сетей стала система "Смарт-Транк-2". Она успешно эксплуатируется на Московской дороге. Специалисты ГТСС проводили изучение технической документации и предложений ряда фирм (Nokia, Johnson, AEG и др.) с целью разработки основных проектных решений раздела связи "Комплексной реконструкции магистрали Москва - Санкт-Петербург для организации скоростного движения".

В результате предусмотрено создание транкинговой сети радиосвязи на основе использования современного цифрового оборудования. При этом транкинговая система радиосвязи должна обеспечивать: ремонтно-оперативную и станционную радиосвязь; резервирование поездной радиосвязи, организованной по системе "Транспорт"; пассажирскую радиотелефонную связь.

47. Особенности систем и структурная схема системы передачи дискретных сообщений. Преобразование сообщений, кодирование. Дискретная модуляция

Особенности систем дискретной связи

Классическими представителями систем передачи дискретных сообщений являются такие виды электрической связи как телеграф и передача данных.

Телеграфная связь - старейший вид электрической связи. Телеграф служит для передачи коротких буквенно-цифровых, смысловых документов между людьми. Передача формализованных цифровых данных между вычислительными машинами.

Сущность передаваемых документов (смысловые - формализованные), а также различие в применении сообщений (человек - автомат) накладывают отпечаток на основные характеристики указанных систем связи: скорость передачи дискретных сигналов; точность приема дискретных сообщений, определяемые допустимым значением вероятности ошибочного приема символов. Телеграф, и передача данных имеют много общего. Это и терминология, и единый импульсно-кодовый метод передачи, и методы защиты от ошибок, и некоторые технические решения. Вот почему все вопросы, связанные с теорией и техникой рассматриваются в едином курсе "Передача дискретной информации на железнодорожном транспорте" (ПДИ).

Структурная схема системы

Система ПДИ включает в себя в общем виде передатчик, канал связи и приемник (рис. 1.1). Передатчик обеспечивает преобразование сообщения-оригинала в сигнал, канал переносит этот сигнал из одной точки пространства в другую в помехоактивной среде, приемник выполняет обратное преобразование сигнала в сообщение-копию, выдавая его получателю сообщения.

Характерной особенностью систем ПДИ является то, что преобразование сообщения в электрический сигнал и обратное преобразование выполняются в два этапа: вначале осуществляется кодирование кодирующим устройством КУ, а затем - дискретная модуляция модулятором М. На приеме вначале осуществляется регистрация регистрирующим устройством РУ, а затем декодирование декодирующим устройством ДУ. Таким образом, каждый элемент сообщения x сначала превращается в кодовую комбинацию р, а затем уже в электрический сигнал Zпер . Принятый электрический сигнал Zпр превращается в кодовую комбинацию q, а затем - в элемент сообщения у. В системе ПДИ имеют место два взаимообратных процесса: кодирование-декодирование и дискретная модуляция-регистрация.

Принятый электрический сигнал Zпр отличается от переданного сигнала Zпер вследствие его ослабления при прохождении по среде передачи, действия внешних и внутренних электромагнитных полей (помехи), запаздывания во времени. Это приводит к тому, что приемник не всегда может точно выполнить обратное преобразование электрического сигнала в сообщение и принятая кодовая комбинация q может отличаться от переданной р. Отсюда и сообщение-копия может отличаться от сообщения-оригинала.

Система ПДИ может быть

многоканальной, обеспечивающей передачу сообщений между многими источниками и получателями. Для этого с обеих сторон системы ПДИ должны быть передатчик и приемник (рис. 1.2) и обмен сообщениями надо осуществлять либо по двум разнонаправленным каналам (симплекс, рис. 1.2, а), либо по одному каналу поочередно в противоположных направлениях (полудуплекс, диалоговый режим работы, рис. 1.2, б), либо вести одновременную встречную передачу (дуплекс, двусторонний монолог, рис. 1.2, в). Последний вариант возможен лишь в системах ПДИ, так как в них взаимодействуют между собой автоматы: шифровальная машинка на передаче и пишущая машинка на приеме.

Кодирование.

В общем случае под термином кодирование понимают замену (отображение) символов одной графической системы символами другой графической системы.

Графические системы могут быть знаковые и числовые. Знаковые системы в качестве элементов используют буквы или условные символы.

Знаковым системам присуще определенное конечное количество символов, определяемое азбукой.

Числовые системы строятся единообразно, по одному и тому же закону, который определяет любое число как сумму произведений значащих цифр системы счисления на основание в степени от 0 до (n - 1), т.е.

где n - количество разрядов числа; А - значащие цифры системы счисления; а -- основание системы счисления.

Условные обозначения, основание и значащие цифры двоичной, десятичной и шестнадцатеричной систем счисления приведены в табл. 2.1.

В качестве примера рассмотрим запись числа 398 в разных системах счисления. Двоичная система: 110001110(В) = 1.2⁸ + 1.2⁷ + 0.2⁶ + + 0.2⁵ + 0.2⁴ + 1.2³ + 1.2² + 1.2' + 0.2°

Десятичная система: 398 (D) = 3.10² + 9.10' + 8.10°.

Шестнадцатеричная система: 18Е(Н) + 1.16² + 8.16' + E.16°. Количество значащих цифр конечно, но их разнообразие сильно зависит от основания. В десятичных цифрах это 10, в троичных - 3, в двоичных - 2. Последнее очень существенно для кодирования в системах связи потому, что разнообразие значений информационного параметра сигнала определяется основанием выбранной числовой системы, что очень влияет на помехоустойчивость и техническую реализацию оконечных устройств.

С этих позиций в системах передачи дискретных сообщений при кодировании предпочтение отдают двоичным системам счисления. И теперь под кодированием будем понимать замену графических и функциональных символов сообщения двоичными числами.

Графические символы - это буквы той или иной азбуки, арифметические знаки, десятичные цифры, грамматические и коммерческие знаки.

Функциональные символы -- это команды управления органами печати аппарата, разделители и указатели информации, символы расширения алфавита, символы-заполнители, синхросигналы и пр.

Основными понятиями в области кодирования являются: кодовая комбинация, элемент кодовой комбинации, код, кодовая таблица.

Кодовая комбинация (кодовое слово) под которым понимают двоичное число, соответствующее одному графическому или функциональному символу (знаку) сообщения. Кодовая комбинация состоит из элементов - цифр ноль (0) или единица (1). Замена одних графических символов на другие происходит в соответствии с кодом.

Код -- совокупность правил и условий, по которым формируются, передаются и обрабатываются кодовые комбинации.

Основу кода составляет кодовая таблица (алфавит кода), устанавливающая графическое соответствие между знаками передаваемого сообщения и двоичными числами.

Для оценки свойств кодов и их классификации вводят следующие основные параметры.

Множество кодовых комбинаций

.

Основание кода а - количество значений, которое может принять любой элемент кодовой комбинации. Численно оно всегда равно основанию выбранной системы счисления. По этому параметру коды делятся на двоичные, для которых а = 2, и многоосновные, для которых а > 2. В системах передачи дискретных сообщений применяют исключительно двоичные коды.

Длина кодовой комбинации п представляет собой количество элементов комбинации, количество разрядов двоичного числа. В составе комбинации могут быть информационные элементы k, проверочные элементы r и служебные s. Тогда п = k + r + s. По этому параметру коды делятся на равномерные (п = const) и неравномерные (п = vаr). Чаще применяются равномерные коды. Для них общее число комбинаций связано с основанием и длиной следующим соотношением:

Для двоичных кодов

Вес кодовой комбинации - это число ненулевых элементов в

комбинации, для двоичных кодов -- число единиц в ней.

Кодовое расстояние между двумя комбинациями d() - количество элементов, в которых одна комбинация отличается от другой. Для двоичных кодов это вес суммы по тоа2 двух сравниваемых комбинаций, т.е.

Кодовое расстояние определяет меру отличия одной кодовой комбинации от другой.

Дискретная модуляция

Дискретная модуляция является второй операцией в цепочке преобразования дискретного сообщения в электрический сигнал.

Для формирования сигнала необходим некоторый переносчик, способный существовать и распространяться в линии связи. В системах связи это постоянный или переменный ток (аналоговые системы передачи), электромагнитное поле (радиосистемы), периодическая последовательность высокочастотных импульсов (коаксиальные и волоконно-оптические кабели).

Передаваемая информация содержится в сигнале и представляет собой изменение во времени некоторого его информационного параметра. В системе ПДИ исходным "продуктом" для модуляции является не элемент сообщений (буква, цифра, знак), а элемент кодовой комбинации, получившийся при кодировании.

Если учесть, что каждый элемент кодовой комбинации принимает конечное число значений, то и модулируемый параметр переносчика должен принимать конечное число значений (уровней, квантов), т.е. изменяться дискретно.

Таким образом, под дискретной модуляцией понимают изменение во времени одного или нескольких квантованных параметров переносчика в соответствии со значениями элементов кодовой комбинации, отображающей символ сообщения.

В результате этой операции образуется дискретный электрический сигнал как дискретная функция дискретного времени. Это значит, что любому значению элемента кодовой комбинации соответствует определенное значение параметра сигнала, который сохраняется неизменным на определенном отрезке времени и изменяется через некоторые интервалы.

В теории ПДИ различают следующие понятия, связанные с дискретной модуляцией: значащая позиция, значащий момент, единичный интервал, значащий интервал.

Первые два из них относятся к изменению значений параметра, а вторые два - к временным интервалам.

Значащая позиция (ЗнП) - определенное значение параметра сигнала, соответствующее одному из значений элемента кодовой комбинации. Количество значащих позиций всегда равно основанию кода.

Различают понятия значащая позиция модуляции (ЗнПМ) на передаче и значащая позиция восстановления (ЗнПВ) на приеме.

Значащий момент (ЗнМ) -- мгновение времени, в которое происходит изменение значащей позиции. Как и в первом случае, различают ЗнММ на передаче и ЗнМВ на приеме.

Единичный интервал (ЕЙ) - определенный отрезок времени, на котором параметр сигнала, соответствующий одной цифре кодового числа, остается неизменным. Это мерный отрезок временной оси, принятый для конкретного случая за эталон.

Значащий интервал (ЗИ) - некоторый отрезок времени, взятый между смежными значащими моментами. В идеальном случае значащий интервал включает в себя целое число единичных интервалов.

Получившийся в результате дискретной модуляции электрический сигнал представляет собой набор импульсов напряжения или тока с определенным значением информационного параметра.

Здесь вводят еще одно понятие - элементарный импульс t₀ или элемент сигнала, под которым понимают импульс напряжения или тока длительностью в единичный интервал.

Виды дискретной модуляции. Если значащие позиции любого импульса выбираются и оцениваются в соответствии с заранее обусловленными значениями параметра переносчика (амплитуда, частота, фаза и др.), то такие виды модуляции называют параметрическими.

Если значащая позиция i-го импульса выбирается и оценивается по отношению к значащей позиции предыдущего (i-1)-го импульса, то такие виды модуляции называют относительными.

В системах проводной связи наиболее часто применяемыми переносчиками являются постоянный и переменный синусоидальный токи. Рассмотрим некоторые виды параметрической модуляции.

При постоянном токе модулируемыми параметрами могут быть значение и направление тока.

В первом случае имеет место однополюсная модуляция (ОПМ), во втором - двухполюсная модуляция (ДПМ). При переменном токе модулируемыми параметрами могут быть амплитуда, частота и начальная фаза. В соответствии с этим различают амплитудную модуляцию (АМ), частотную модуляцию (ЧМ) и фазовую модуляцию (ФМ).

48. Показатели качества трактов технологической связи и особенности речевых сигналов и шумов.

Тракт передачи групповой технологической связи представляет собой совокупность переговорных и вызывных устройств распорядительной станции и промежуточных пунктов, включенных в общий канал связи. В состав тракта входят участки акустические ЛГ и электрические ЭТ. Акустические участки АТ располагаются между микрофоном ВМ и источником сигнала ИС (ртом говорящего), а также между телефоном ВР или головкой громкоговорителя и приемником сигнала ПС (ухом слушающего). На эти участки воздействуют акустические помехи АП, обусловленные шумами в помещениях.

Качество передачи по телефонному тракту оценивается следующими показателями: разборчивостью передаваемой информации, характеризующей правильность принятого сообщения; громкостью передачи натуральностью звучания. Громкость передачи влияет на степень напряжения слуха, повышает разборчивость на фоне шума.

Для удовлетворительного качества передачи необходимо, чтобы уровень полезного сигнала превышал уровень акустических шумов не менее чем на 20 дБ. Натуральность, или естественность, звучания характеризует индивидуальные особенности голоса и позволяет абонентам, часто разговаривающим друг с другом, например дежурным по станциям и диспетчерам, лучше понимать передаваемую речь.

Натуральность передачи определяется, главным образом, частотными характеристиками тракта и шириной полосы передаваемых частот.

Значительное влияние на качество телефонной передачи оказывает действие акустических ЛЛ и электрических ЭП помех. Акустические шумы в производственных помещениях на железнодорожных станциях, сортировочных горках, депо, постах электрической централизации и др. имеют значительный уровень и не только снижают разборчивость принимаемой речи, но и вносят дополнительный шум в линейный тракт во время передачи речи.

Среднее значение уровней акустических шумов ища в кабинете поездного диспетчера составляет 50 дБ, а в помещении дежурного по станции -- примерно 60 дБ (при открытых окнах до 90 дБ).

Характеристики помех. Рассмотрим влияние акустического и электрического шумов на передачу и прием речи в тракте (рис. 7.11). Результирующий уровень шума, воздействующий на ухо слушающего, содержит следующие три составляющие: Вщпер -- уровень акустического шума, проникающего в ухо слушающего из помещения передачи через микрофон ВМ передающего аппарата, УПер, канал,

УПр в телефон ВР или головку громкоговорителя ВА принимающего аппарата; Вцшр -- уровень акустического шума, проникающего в ухо слушающего из помещения приема; Вшл -- уровень акустического шума, развиваемый телефоном или головкой громкоговорителя при поступлении на его вход линейного шума.

Значение уровня шума Вщ пер для помещений поездных локомотивных, вагонных и других диспетчеров определяется санитарной нормой и принимается равным не более 50 дБ, что соответствует звуковому давлению на рабочем месте диспетчера 0,006 Па.

При этом значении уровня шума длительно сохраняется работоспособность диспетчера.

Уровень шума в помещениях дежурных по станциям, локомотивных депо. операторов сортиро вочных горок и др. в среднем имеет значения 60--70 дБ, достигая 80--90 дБ при открытых окнах и прохождении поезда. Однако на микрофон передающего аппарата будет поступать уровень шума на А5щэ ⁼ 20--25 дБ менее существующего уровня комнатного шума вследствие экранирующего действия микротелефона и головы абонента. Определим величину Вшпер Для различных направлений передачи.

Характеристики речевых сигналов. При нормальных условиях передачи суммарный уровень громкости речевых сигналов у рта говорящего принимается равным 97 дБ, что соответствует звуковому давлению примерно 2 Па. Как указывалось выше, уровни громкости речевых сигналов диспетчеров, дежурных по станциям и других оперативных работников железнодорожного транспорта изменяются в течение их рабочего времени, что объясняется реакцией нервной системы на нагрузку. На рис. 7.16 показано характерное изменение уровня громкости речевых сигналов поездного диспетчера и дежурных по станциям в течение 12-часового дежурства (кривая 1). Наибольшие отклонения ЛВр от среднего значения Врдд = 100 дБ приходятся на часы максимальной нагрузки оперативных работников.

Размещено на Allbest.ru