Организация телеграфной связи

Размещено на http://allbest.ru

Телеграфная связь

Телеграфная связь, передача на расстояние буквенно-цифровых сообщений -- телеграмм -- с обязательной записью их в пункте приёма; осуществляется электрическими сигналами, передаваемыми по проводам, и (или) радиосигналами; вид электросвязи. Отличительная особенность Т. с. -- документальность: сообщение вручается адресату в виде печатного (реже рукописного) текста. Это, а также быстрота передачи сообщений обусловили значительное развитие Т. с., особенно в сфере управления, деловой и коммерческой связи. Кроме передачи телеграмм, ею пользуются для ведения документируемых переговоров, передачи цифровой информации, новостей для прессы, радио и телевидения. Начиная с 50--60-х гг. 20 в. средства Т. с. используются также при передаче данных.

Организация телеграфной связи в СССР

По назначению и характеру передаваемой информации различают следующие виды Т. с.: связь общего пользования, абонентский телеграф,ведомственная Т. с., факсимильная связь (фототелеграфная связь). Т. с. общего пользования служит для передачи телеграмм, денежных переводов, уведомлений о телефонных переговорах и т. п., поступающих на предприятия связи (городские и сельские отделения связи, районные узлы связи).

При помощи абонентского телеграфа абоненты могут вести документированные переговоры либо одностороннюю передачу сообщений, пользуясь для этого телеграфными аппаратами, установленными непосредственно в помещениях абонентов. Возможна также передача телеграмм в сеть общего пользования и приём их из этой сети. Предприятия связи осуществляют техническое обслуживание абонентских установок, а также предоставляют им временные прямые соединения для передачи информации, взимая за это определённую плату. Абоненты такой Т. с. -- крупные предприятия, министерства и ведомства, снабженческо-сбытовые организации и т. п. Разновидность абонентского телеграфа -- Телекс, он используется для международной связи.

Ведомственная Т. с. организуется в отраслях народного хозяйства, в которых требуется передавать большое количество документальной информации (на ж. -д. транспорте, в гражданской авиации, метеослужбе и т. д.). Она может быть организована по каналам министерства связи или по собственным линиям и каналам данного ведомства.

Факсимильная связь служит для передачи на расстояние неподвижных изображений, то есть любого иллюстративного, графического и рукописного материала. Этот вид связи не обладает всеми характерными признаками Т. с., но в силу исторически сложившихся условий его относят к телеграфии. Факсимильная связь используется для передачи фототелеграмм, полос центральных газет, картографических материалов с нанесённой на них метеорологической обстановкой и т. д.

По способу организации передачи различают Т. с. симплексную и дуплексную. Симплексная Т. с. между двумя телеграфными станциями (или абонентами) позволяет передавать сообщения в обе стороны поочерёдно. При этом для передачи и приёма используется один и тот же телеграфный аппарат. При дуплексной связи информация может направляться в обе стороны одновременно, для чего на каждой станции устанавливают два аппарата -- для передачи и приёма -- или один аппарат с электрически разделёнными цепями приёма и передачи.

Техника телеграфной связи

телеграфный факсимильный связь модуляция

Любой буквенно-цифровой текст является дискретным: независимо от содержания его можно выразить конечным, сравнительно небольшим набором символов -- букв, цифр, знаков препинания. Поэтому составные элементы систем Т. с., в частности телеграфные аппараты, рассчитывают на передачу определённого, заранее заданного количества отличающихся друг от друга сочетаний элементарных сигналов. Каждому такому сочетанию, называемому кодовой комбинацией, однозначно соответствует какая-либо буква или цифра (см. Код телеграфный). В Т. с. применяются двоичные сигналы, то есть сигналы, которые могут принимать одно из двух возможных значений. Это даёт максимальную защищенность сигналов от действия помех в линии или канале, а также обеспечивает простоту реализации устройств Т. с.

Передача кодовых комбинаций может осуществляться двоичными сигналами различных видов. Сигналы постоянного тока (одно- и двухполюсные) применяют при передаче сообщений на сравнительно короткие расстояния (как правило, не превышающие 300--400 км) по кабельным и воздушным линиям (физическим цепям). На магистральных линиях передачу ведут двоичными сигналами переменного тока, обычно модулированными по частоте, а в качестве линий используют преимущественно телефонные каналы. Это позволяет получать в одном телефонном канале до 44 независимых каналов Т. с.

Для этого применяется аппаратура тонального телеграфирования.

В 70-х гг. 20 в. основной принцип Т. с. -- принцип коммутации каналов. Для передачи телеграммы между двумя телеграфными станциями устанавливается временное прямое соединение, и телеграфные сигналы передаются непосредственно из пункта подачи телеграммы в пункт назначения. После окончания передачи по сигналу отбоя соединение разрывается, а входящие в него каналы используются для др. соединений. Оконечные абонентские установки, кроме телеграфных аппаратов, оборудуются устройствами вызова и отбоя, имеющими номеронабиратели телефонного типа. Коммутационное оборудование, осуществляющее соединение абонентов, обычно располагается на телеграфном узле, находящемся в областном или краевом центре. Здесь же устанавливается аппаратура тонального телеграфирования.

Оконечные станции с телеграфными аппаратами, коммутационное оборудование и каналы Т. с., служащие для передачи информации, образуют телеграфную сеть

В ряде случаев в телеграфной сети может не быть устройств коммутации, то есть в ней используются постоянно закрепленные каналы, соединяющие два предприятия связи. В частности, преимущественно по закрепленным каналам осуществляется передача информации при радиотелеграфной связи и факсимильной связи.

Коммутируемые сети современных Т. с. экономичнее, чем сети с закрепленными каналами; они обеспечивают большую гибкость и возможность соединения любых абонентов. Поэтому автоматизированные коммутируемые сети Т. с. наиболее распространены и являются одной из составных частей создаваемой в СССР Единой автоматизированной системы связи (ЕАСС).

Развитие техники Т. с. идёт по линии дальнейшей автоматизации процессов передачи, приёма и обработки информации, совершенствования телеграфных аппаратов, каналообразующей и коммутационной аппаратуры. Весьма перспективно применение ЭВМ для обработки телеграмм в телеграфных узлах связи. Разработаны и выпущены первые образцы электронномеханических телеграфных аппаратов, имеющих более высокие эксплуатационные показатели, чем электромеханические. В каналообразующей аппаратуре тонального телеграфирования применяются методы передачи и модуляции, позволяющие получать большее количество помехоустойчивых телеграфных каналов.

Технико-эксплуатационные показатели телеграфной связи. Все количественные показатели Т. с. как отрасли народного хозяйства в той или иной степени базируются на информационной ценности обрабатываемых телеграмм. Эти показатели подразделяются на технические и эксплуатационные. К числу технических показателей относятся: скорость телеграфирования, верность передачи, коэффициент отказов.

Скорость телеграфирования (скорость передачи) измеряется количеством элементарных сигналов передаваемых в сек.

V (бод)	W (знаков в мин)	Q (слов в ч)
		Теоретическая	эксплуатационная
50 100 200	400 800 1600	2823 5645 10 558	1600 3200 6300

Количество знаков, передаваемых в мин, вычисляется по формуле: , где V -- скорость передачи в бод; n -- количество элементарных сигналов, приходящихся на 1 знак. Количество слов, передаваемых в ч,определяется по формуле:

Q_T

где m -- средняя длина слова (равная 5 знакам). Величина Q_T -- теоретическая, расчётная. Величины V, W и Q_T для случая передачи телеграфным кодом № 2 приведены в табл. Там же указана эксплуатационная норма Q_Э, отличающаяся от теоретической Q_Tна величину потерь времени оператора на выполнение второстепенных функций при передаче и приёме телеграмм, а также учитывающая его квалификацию.

Верность передачи представляет собой отношение количества знаков, принятых (за сеанс измерений верности) с ошибками, к общему количеству переданных знаков. Эта величина называется также коэффициентом ошибок. На коэффициент ошибок Международным консультативным комитетом по телефонии и телеграфии (МККТТ) рекомендуется норма 3Ч10^-5 (в среднем не более трёх ошибок на 100 000 переданных знаков). В СССР в связи с большими расстояниями действует др. норма -- 10^-4(не более одной ошибки на 10 000 переданных знаков) при длине телеграфной линии 2500 км.

Коэффициент отказов показывает, как часто оператор, устанавливающий в коммутируемой сети соединение для передачи телеграммы, получает сигнал "занято". Этот сигнал появляется при занятости вызываемой оконечной станции или коммутационных приборов на промежуточных телеграфных узлах. Коэффициент отказов нормируется для периода (часа) наибольшей нагрузки и выражается как процентное отношение количества отказов в соединении к общему количеству вызовов. Норма на коэффициенте отказов 17% для связи через 6 промежуточных узлов.

К группе эксплуатационных показателей Т. с. относят объём продукции, качество передачи, время прохождения телеграмм и производительность труда работников телеграфии. Объём продукции измеряется количеством телеграмм, поступающих на предприятие связи для передачи и доставки, количеством переговоров по сети абонентского телеграфа, числом телеграфных каналов, сдаваемых в аренду для организации ведомственных сетей (см. также Обмен телеграфный). Качество передачи характеризуется точностью соответствия текста телеграммы, доставленной адресату, тексту подлинника, сданного отправителем. Время прохождения телеграмм регламентируется на всём пути от отправителя до получателя либо только на отдельных звеньях телеграфной сети. При этом учитываются телеграммы, задержанные при обработке сверх положенного контрольного срока. Производительность труда определяется как количество телеграмм, приходящихся в среднем на одного работника Т. с. в месяц или год. Эта величина может выражаться также в денежных единицах стоимости передачи телеграмм.

В СССР основные нормативы, касающиеся организации и проектирования, а также эксплуатации устройств и аппаратуры Т. с., приводятся в Телеграфных правилах, введённых в действие министерством связи в 1969. Правила определяют порядок приёма, обработки, оформления и доставки телеграмм, очерёдность передачи, обязанности персонала, виды услуг и т. д. Особый раздел правил посвящен техническим показателям и нормам Т. с., обязательным к выполнению на всей территории страны. Международно-правовой режим Т. с. регулируется документами Международного союза электросвязи и соглашениями между администрациями связи отдельных стран. Имеются также Рекомендации МККТТ, в которых устанавливаются нормы и правила построения устройств и аппаратуры Т. с. (вид кода, скорость телеграфирования, служебные сигналы и т. п.). Рекомендации направлены главным образом на обеспечение совместной работы отдельных сетей и средств Т. с. при обмене международными телеграммами.

Телеграфные сигналы и сигналы передачи данных

Первичные телеграфные сигналы и сигналы передачи данных обычно имеют вид последовательностей двухполярных (рисунок 2.5а) или однополярных (рисунок 2.5б) прямоугольных импульсов. Длительность импульсов определяется скоростью передачи В, измеряемой в бодах (импульсах в секунду). Введем понятие тактовой частоты F_т = 1/T_и , которая численно равна скорости передачи В. Величины F_т и В совпадают только в случае двоичных последовательностей. При переходе к многопозиционным кодам (например, к многоуровневым импульсам) это совпадение нарушается.

Вероятность появления положительных р(+А) и отрицательных p(-А) импульсов, а также статистические связи между импульсами определяются свойствами источника информации. Часто р(+А) = p(-А) = 0,5 и импульсы последовательности статистически независимы. Энергетический спектр такого сигнала определяется выражением:

Формула 2.29

Рисунок 2.5 - Сигналы передачи данных и телеграфии

Подставляя в формулу (2.29) =2пf и T_и=1/F_т и обозначая нормированный спектр



получим .

График нормированного энергетического спектра телеграфного сигнала показан на рисунке 2.6.

Рисунок 2.6 - Энергетический спектр двоичного сигнала.

Определим минимальную полосу частот F, необходимую для передачи телеграфного сигнала.

Выражение (2.29) показывает, что для неискаженной передачи последовательности прямоугольных импульсов необходима бесконечно широкая полоса частот, так как спектральная плотность сигнала не равна нулю на всей оси частот. Следует, однако, иметь в виду, что при передаче двоичных сигналов в приемнике нет необходимости восстанавливать импульсы без искажений, то есть сохранять их форму; для восстановления информации достаточно зафиксировать только знак импульса при двухполярном сигнале, либо наличие или отсутствие импульса при одноплярном сигнале.

Исходя из этих условий и будем решать задачу определения величины F.

Рисунок 2.7 - К расчету полосы частот.

Пусть на вход идеального фильтра низкой частоты с частотной характеристикой

Формула 2.30

подается последовательность из двух прямоугольных импульсов, показанных на рисунке 2.7.

Найдем сигнал на выходе фильтра при различных значениях частоты среза _c=2пf_c. Сигнал с(t) можно представить аналитически:

Формула 2.31

где - единичный скачок (единичная функция):

Формула 2.32

Известно, что сигнал на выходе идеального фильтра с частотной характеристикой (2.30) при подаче на его вход единичного скачка (2.32) определяется выражением

Формула 2.33

где - интегральный синус. Используя принцип суперпозиции, из выражений (2.31) и (2.33) находим сигнал с2(t) на выходе идеального фильтра:

Формула 2.34

Если частотные характеристики канала связи приближаются к характеристикам идеального фильтра низкой частоты, то эффективная полоса частот двоичного сигнала составляет (F = 0,5 Fт.

При наличии частотных искажений в реальных каналах приходится несколько расширить полосу частот, отводимую для передачи импульсных сигналов. Часто принимают F = Fт = В.

Многоканальные передачи

Задачей техники многоканальной связи является одно- или двусторонняя' передача на большие расстояния различного рода информации. Все виды информации, передаваемые с помощью средств электрической связи, можно разделить на две группы: сообщения и данные. К сообщениям относится информация, воспринимаемая органами чувств одного или нескольких человек. Сообщениям свойственна так называемая избыточность, т. е. наличие в данной информации элементов, несущественных для правильного понимания ее содержания. Такие элементы могут быть отброшены без потери смысла передаваемой информации. К данным относится информация, передаваемая в виде целесообразно выбранных символов, пригодных для машинной обработки, и бедная или не обладающая избыточностью.

Сообщения, передаваемые по каналам связи, преобразуются передатчиком в непрерывные (аналоговые) или дискретные (прерывистые) электрические сигналы или сигналы электросвязи (первичные сигналы).

К последним относятся: телефонный, звукового вещания, факсимильный, телевизионный, телеграфный, передачи данных. Телефонный (речевой) сигнал. Звуки речи образуются в результате прохождения воздушного потока из легких через голосовые связки и полости рта и носа. Частота импульсов основного тона лежит в пределах от 50 ... 80 Гц (бас) до 200 ... 250 Гц (женский и детский голоса).

Импульсы основного тона содержат большое число гармоник (до 40), причем их амплитуды убывают с увеличением частоты со скоростью приблизительно 12 дБ на октаву.

При разговоре частота основного тона меняется в значительных пределах. Высокое качество передачи телефонного сигнала характеризуется уровнем громкости, разборчивостью, естественным звучанием голоса, низким уровнем помех. Эти факторы определяют требования к телефонным каналам. Основными характеристиками телефонного сигнала являются: мощность телефонного сигнала Р_ТЛф.

Согласно данным МККТТ (Международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии) средняя мощность телефонного сигнала в точке с нулевым

Рис. 1.1

Энергетический спектр речевого сигнала измерительным уровнем на интервале активности составляет 88 мкВт.

С учетом коэффициента активности (0,25) средняя мощность телефонного сигнала равна 22 мкВт. Кроме речевых сигналов в канал поступают сигналы управления, набора номера, вызова и т. д.

С учетом этих сигналов среднюю мощность телефонного сигнала принимают равной 32 мкВт, что соответствует уровню р_Ср = --15 дБм0; коэффициент активности телефонного сообщения, т. е. отношение времени, в течение которого мощность сигнала на выходе канала превышает заданное пороговое значение, к общему времени занятия канала для разговора. При разговоре каждый из собеседников говорит приблизительно 50% времени. Кроме того, отдельные слова, фразы отделяются паузами.

Поэтому коэффициент активности составляет 0,25 ... 0,35; динамический диапазон телефонного сигнала -- десять десятичных логарифмов отношения максимальной мощности к минимальной (или разность между максимальным и минимальным уровнями сигнала):

D = 10 lg(p_max /p_min) =р_тах--р_тin.

Для телефонного сигнала D = 35... 40 дБ; пик-фактор сигнала Q = 10 lg (p_max /p_cp) или Q = p_max - p_cp), который составляет Q = 14 дБ. При этом максимальная мощность, вероятность превышения которой исчезающе мала, равна 2220 мкВт ( + 3,5дБм0); энергетический спектр речевого сигнала -- область частот, в которой сосредоточена основная энергия сигнала (рис. 1.1) Из рис. 1.1 следует, что речь представляет собой широкополосный процесс, частотный спектр которого простирается от 50... 100 до 8000 ... 10 000 Гц. Установлено, однако, что качество речи получается вполне удовлетворительным при ограничении спектра частотами 300 ... 3400 Гц. Эти частоты приняты МККТТ в качестве границ эффективного спектра речи.

При указанной полосе частот слоговая разборчивость составляет около 90%, разборчивость фраз -- более 99% и сохраняется удовлетворительная натуральность звучания; количество информации речевого сигнала I_p = F log₂ (1 + P_p.cp / P_ш), (1.1) где F = 3100 Гц -- эффективная ширина спектра речи; Р_p.cp = 88 мкВт -- средняя мощность речевого сигнала на активных интервалах; т] = 0,25 -- коэффициент активности; Р_ш -- допустимая невзвешенная мощность шума (178 000 пВт). Подставляя эти значения в (1.1), получаем I_{p =}8000 бит/с.



Сигналы звукового вещания

Источником звука при передаче программ вещания обычно являются музыкальные инструменты пли голос человека. Динамический диапазон сигналов вещательной передачи следующий: речь диктора 25 ... 35 дБ, художественное чтение 40 ... ... 50 дБ, вокальные и инструментальные ансамбли 45 ... 55 дБ, симфонический оркестр до 65 дБ. При определении динамического диапазона максимальным считается уровень, вероятность превышения которого равна 2%, а минимальным--98%.

Средняя мощность сигнала вещания существенно зависит от интервала усреднения. В точке с нулевым измерительным уровнем средняя мощность составляет 923 мкВт при усреднении за час, 2230 мкВт -- за минуту и 4500 мкВт -- за секунду.

Максимальная мощность сигнала вещания в точке с нулевым измерительным уровнем составляет 8000 мкВт. Частотный спектр сигнала вещания расположен в полосе частот 15... 20000 Гц. При передаче как телефонного сигнала, так и сигналов вещания полоса частот ограничивается. Для достаточно высокого качества (каналы вещания первого класса) эффективная полоса частот должна составлять 0,05... 10 кГц, для безукоризненного воспроизведения программ (каналы высшего класса) 0,03... ... 15 кГц.

Количество информации сигналов вещания, определяемое по (1.1), при F = 10000 Гц, Р_СР = 923 мкВт и Р_п= 4000 пВт составляет I_вещ = 180 000 бит/с.

Факсимильный сигнал

Факсимильной связью называется передача неподвижных изображений (рисунков, чертежей, фотографий, газетных полос и т. д.) по каналам электрической связи. Первичные факсимильные сигналы получают в результате электрооптического анализа, заключающегося в преобразовании светового потока, отражаемого элементарными площадками изображения, в электрические сигналы.

В приемнике полученный электрический сигнал возбуждает какое-либо физическое воздействие, окрашивающее элементарные площади носителя записи, в результате чего получается копия передаваемого изображения.

Бланк с передаваемым изображением накладывается на барабан (Б) передающего факсимильного аппарата (рис. 1.2).,

На поверхность изображения проектируется яркое световое пятно, перемещающееся вдоль оси барабана. При вращении последнего под действием мотора (М) световое пятно по винтовой линии обегает его поверхность, осуществляя развертку изображения.

Отраженный световой поток воздействует на фотоэлемент (ФЭ), в результате чего в его цепи появляется изменяющийся во времени ток, мгновенное значение которого определяется оптической плотностью (отражающей способностью) элементов изображения.

В приемной части факсимильного аппарата принятый сигнал подается на безынерционную газосветную лампу (ГЛ).

Пучок света от лампы фокусируется на поверхности светочувствительной бумаги, закрепленной на барабане приемного аппарата.

Барабан вращается синхронно и синфазно с барабаном передатчика, световое пятно от ,ГЛ перемещается вдоль его оси. В результате после проявления получается копия передаваемого изображения.

Частотный спектр первичного факсимильного сигнала определяется характером передаваемого изображения, скоростью развертки и размерами анализирующего пятна.

Максимальную частоту рисунка f_рис можно рассчитать, полагая, что оригинал представляет собой чередующиеся черные и белые полосы, перпендикулярные направлению развертки, причем ширина этих полос равна ширине анализирующего пятна.

В этом случае f_рис = DN/120 d , где D -- диаметр барабана, мм; N-- частота вращения барабана, об/мин; й -- ширина анализирующего пятна, мм. Параметры факсимильных аппаратов, рекомендуемые МККТТ: N=120, 90 и 60 об/мин; D = 70 мм и d =0,15 мм.

Соответственно f_рис =1465 Гц при N=120 об/мин; f_рис =1100 Гц при N=90 об/мин; f_рис = 732 Гц при N = 60 об/мин.

При передаче реальных изображений получается первичный сигнал сложной формы, энергетический спектр которого содержит частоты 0...f_рис.

Динамический диапазон сигнала составляет приблизительно 25 дБ, пик-фактор равен 4,5 дБ при l=16 градациям яркости.

Информационную содержательность факсимильного сигнала определяют по формуле I_p = F_т log₂ l, полагая число уровней сигнала l=2 для штрихового изображения, l=16 для полутонового и F_т =2 f_рис.

В результате расчетов f_факс = 2,93 ^. 10³ бит/с (l=2, N=120 об/мин) и f_max=11,7 ^. 10³ бит/с (l=16, N=120 об/мин).

Телевизионный сигнал. При телевидении, как и при факсимильной связи, первичный сигнал формируется методом развертки.



Спектр телевизионного сигнала (видеосигнала) зависит от характеристик передаваемого изображения, но структура определяется в основном разверткой.

Анализ показывает, что энергетический спектр телевизионного сигнала сосредоточен в полосе частот 0 ... 6 МГц. Цветное телевидение должно быть совместимо с черно-Ослым, т. е. цветные передачи должны приниматься в виде чорно-белых на монохромные телевизоры и черно-белые передачи -- на приемники цветного изображения.

Эти условия выполняются с помощью специальной обработки первичных сигналов.

Динамический диапазон телевизионных сигналов составляет приблизительно 40 дБ, пик-фактор 4,8 дБ, а информативность 80-10⁶ бит/с. Телеграфные сигналы и сигналы передачи данных.

Первичные телеграфные сигналы и сигналы передачи данных имеют вид последовательностей двухполярных (рис. 1.3, а) или однополярных (рис. 1,3,6) прямоугольных импульсов.

Длительность импульсов определяется скоростью передачи В, измеряемой в бодах.

Тогда величина Р_т=1/т_и называется тактовой частотой, которая численно равна скорости передачи В.

График нормированного энергетического спектра О_п телеграфного сигнала показан на рис. 1.4, из которого видно, что основная энергия сигнала сосредоточена в полосе частот 0 ... Р_т. Понятия динамического диапазона, пик-фактора для таких сигналов не имеют смысла, а количество информации 1тлг=<Рт.

Принципы построения систем передачи

Передача первичных сигналов от одного абонента к другому осуществляется с помощью электромагнитных сигналов, которые передаются по каналам связи.

Линии связи обычно являются наиболее дорогостоящей частью систем передачи (СП) и отличаются большим разнообразием -- это воздушные, кабельные, радиорелейные, спутниковые, волоконно-оптические и другие линии. С помощью СП осуществляется одновременная и взаимно независимая передача сообщений от N абонентов, расположенных в пункте А, к N абонентам, расположенным в пункте Б.

Рис. 1.5. Структурная схема системы передачи

Первичные сигналы (рис. 1.5) с₁(i), c₂(t),..., c_N (t) от N абонентов поступают на входы N каналов оборудования оконечного пункта (ОП А). В каждом, например i-м, канале с помощью соответствующего модулятора Mi первичный сигнал c_i(t) преобразуется в канальный u_i(t) и на выходе сумматора действует групповой сигнал



Необходимость преобразования c_i(t) в u_i(t) обусловлена тем, что совокупность сигналов {c_i(t)} не обладает свойством разделимости. Действительно, если объединить несколько источников первичных сигналов, например подключить несколько телефонных аппаратов к одной линии и говорить по ним одновременно, то на приеме невозможно определить, к какому каналу относится каждый первичный-сигнал.

Очевидно, что канальные сигналы u_i(t),... u_N (t) должны обладать существенными отличительными признаками, чтобы на приемном конце с помощью простых технических средств можно было отделить один канальный сигнал от другого.

Передающая часть (Пер) оборудования оконечного пункта преобразует групповой сигнал в линейный, который поступает в линию связи. Последнее преобразование обусловлено большим разнообразием линий. Поэтому при формировании линейного сигнала из группового необходимо учитывать свойства соответствующей линии связи, и в частности рабочий диапазон частот, уровни передаваемых и принимаемых сигналов, а также помех. Прохождение сигналов по линиям связи сопровождается искажением их формы и ослаблением мощности.

Кроме того, происходит маскирование сигналов помехами. Поэтому в подавляющем большинстве случаев линию связи разбивают на отдельные участки, в конце которых устанавливают обслуживаемые или необслуживаемые промежуточные усилительные пункты (ОУП, НУП).

Расстояние между ними выбирается сравнительно малым, в результате чего удается на каждом усилительном пункте достаточно качественно восстановить форму передаваемых сигналов.



Рис. 1.6.

Структурная схема системы передачи с ЧРК обеспечить их защищенность от помех. В случае цифровых систем передачи с помощью оборудования НУП (ОУП) удается практически полностью восстановить форму передаваемых сигналов, т. е. осуществить их регенерацию.

Приемная часть (Пр) ОП станции Б, во-первых, выполняет функции оборудования ОУП, во-вторых, преобразует линейный сигнал в групповой, Совокупность передающей части станции А, приемной -- станции Б ОУП, НУП и линии связи объединяется в линейный тракт. В Пункте Б с выхода линейного тракта сигнал u_r(t) поступает на вход совокупности разделителей Р₁,..., Р_N канальных сигналов.

Так, в г-м канале P_iвыделяет u_i t() из u_r(t). Затем с помощью демодуляторов ДМ₁... ,ДМ_N канальные сигналы преобразуются в первичные и поступают на выходы каналов.

В настоящее время широкое распространение имеют СП с частотным разделением каналов (СП-ЧРК). Отличительным признаком канальных сигналов в случае ЧРК является частотный диапазон, занимаемый спектром сигналов u_i (t). С помощью системы несущих колебаний f_н1 ..., f_НN (рис. 1.6) модуляторы М₁,..., М_Nформируют канальные сигналы, спектры которых занимают взаимно непересекающиеся диапазоны частот (рис. 1.7).

Спектры первичных сигналов идентичны и занимают диапазон 0,3... 3,4 кГц. Здесь используется стандартное обозначение спектра первичного сигнала.

Рис.1.7

Схема преобразования спектров сигналов в СП с ЧРК прямоугольного треугольника.

В результате модуляции формируются канальные сигналы со спектрами S₁ (F), … , S_N (F) . На приемном конце разделение канальных сигналов осуществляется системой, канальных фильтров КФ₁ ..., КФ_N.

Из АЧХ канального фильтра i-го канала (рис. 1.8) видно, что частотные компоненты, принадлежащие канальному сигналу i-го канала, проходят через КФ_i без ослабления, а частотные компоненты других канальных сигналов подавляются не менее чем на 60 дБ, что соответствует их ослаблению по напряжению в 1000 раз.

В результате можно считать, что на выход КФ_i проходит только канальный сигнал u_i (t). Кроме СП-ЧРК в настоящее время все более широкое использование находят СП с временным разделением каналов (СП-ВРК)-Функционирование этих систем передачи связано с разбиением времени передачи на циклы длительностью Т_о или с частотой следования f_д =1/T₀, которая называется частотой дискретизации (рис. 1.9).

В свою очередь, каждый цикл N - канальной СП разбивается на N канальных интервалов (КИ) длительностью t_ки=T₀/N, и в течение каждого канального интервала передается информация соответствующего канала (рис. 1.10).

Рассмотрим передачу сигналов в произвольном, например, i-м канале (рис. 1.11) в течение k циклов (k=l,2,3,...).

В первичном сигнале c_i {t) с частотой f_д выбирается множество отсчетов с_{1 i}, c_{2 i}, c_{3 i},...,соответствующих Рис. 1.10. Структурная схема системы передачи с ВРК мгновенным значениям c_i (t) в моменты t₁,, t₂., t₃,,... (рис. 1.11).

Модулятор i-го канала Mi вырабатывает последовательность сигналов u_1i(t), u_{2 i}(t), u_{3 i}(t), .. , которые содержат информацию о вышеупомянутых отсчетах, так что канальный сигнал u_i(t) = u_1i(t) + u_{2 i}(t) + u_{3 i}(t) + ... Временное расположение этих сигналов определяется воздействием импульсов, вырабатываемых распределителем канальных импульсов (РИК) (см. рис. 1.10), действующих на i-м выходе РИК (рис. 1.12).

Распределитель на приеме работает синхронно с РИК на передаче. Под воздействием импульсов РИК на приеме замыкается ключ 1-го канала (Кл,), в результате чего на выходе Кл_i действует только сигнал u_i(t). Демодулятор выделяет из u_i(t),последовательность отсчетов с_{1 i}, c_{2 i}, c_{3 i},..., и преобразует ее в первичный сигнал.

Теоретическое обоснование возможности передачи информации в СП с ВРК связано с теоремой Котельникова, которая доказывает возможность передачи информации с помощью системы отсчетов, если f_д 2F_mcx , где F_mcx -максимальная частота в спектре первичного сигнала. В качестве канальных сигналов в СП-ВРК широко используются модулированные импульсные последовательности, и в частности АИМ сигналы. В этом случае высота импульсов пропорциональна отсчетам первичного сигнала. На рис. 1.13 показаны временные диаграммы канальных и группового АИМ сигналов СП-ВРК.

Однако групповой АИМ сигнал затруднительно передавать по линии из-за искажения формы импульсов, связанного с резким увеличением длительности фронтов и спадов. В результате возникает взаимное наложение импульсов, находящихся в разных канальных интервалах, что вызывает взаимное влияние между каналами.

Это обстоятельство является одной из причин внедрения цифровых СП-ВРК (ЦСП). На передающем конце ЦСП в точке А (рис. 1.14, а) действует групповой АИМ сигнал. С помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) каждому импульсу группового АИМ сигнала ставится в соответствие кодовая комбинация, т. е. последовательность импульсов и пауз, причем длительность кодовой комбинации равна fки (рис. 1.14,6).

В результате на выходе АЦП формируется групповой ИКМ сигнал в виде цифрового потока.

В настоящее время принято, что T_о=125 мкс (f_д = 8 кГц), число элементов в кодовой комбинации т = 8.

Частота следования элементов цифрового потока или тактовая частота N - канальной ЦСП f_T =N m f_д = = 64 N кГц. На приеме с помощью цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) групповой ИКМ сигнал преобразуется в групповой АИМ сигнал, после чего происходят его разделение на канальные сигналы и демодуляция. Сравнение СП-ЧРК и ЦСП показывает, что ширина спектра группового сигнала в случае ЧРК примерно равна Nfc, где fс -- ширина спектра первичного сигнала.

В современных СП-ЧРК fс =4 кГц. В случае СЦП ориентировочно можно считать, что ширина спектра группового ИКМ сигнала сверху ограничивается частотой f_т. Таким образом, если в СП с ЧРК на один канал отводится диапазон частот, равный 4 кГц, то в ЦСП этот диапазон составляет 64 кГц. Необходимость существенного расширения спектра сигналов, передаваемых по линейному тракту в случае ЦСП, является существенным недостатком систем передачи этого типа.

Однако их высокая помехозащищенность, возможность использования современной элементной базы, стабильность в работе обусловливают широкое внедрение ЦСП на различных участках сети связи. 1.3. ДВУСТОРОННЯЯ ПЕРЕДАЧА СИГНАЛОВ Системы передачи обеспечивают передачу сигналов одновременно как от абонентов станции А к абонентам станции Б, так и в противоположном направлении. Четырехпроводный канал (рис. 1.15) состоит из двух каналов однонаправленного действия, в которых сигналы, проходя от передающих зажимов к приемным, усиливаются (S a-б и S б-а ) и поступают в развязывающие устройства (РУ), обеспечивающие преобразование четырехпроводного канала в двухпроводный.

Пути прохождения сигналов от линейных зажимов 1 - 1 РУ станции А к линейным зажимам 1 - 1 РУ станции Б, а также в противоположном направлении показаны с помощью сплошной и штриховой линий.

Затухание сигналов между линейными зажимами станций А и Б носит название остаточного затухания двухпроводного канала: a _ост = а _1-2 - S_А-Б + а _4-1 (1.2) (Б-А) где а _1-2 , а _4-1 -- затухания сигналов между соответствующими зажимами РУ, а усиление четырехпроводной части канала Sa--б или Sб-а выбирается в зависимости от направления передачи.

Очевидна целесообразность того, чтобы затухания а _1-2 и а _4-1 были минимальными. Основная трудность при организации перехода от четырех- к двухпроводному каналу с помощью РУ состоит в появлении петли обратной' связи (рис. 1.16). Сигнал, попадая в двухпроводный канал, начинает циркулировать по петле ОС, что приводит к искажениям формы сигналов и в пределе -- к самовозбуждению канала.

Рассмотрим процесс многократного прохождения сигнала по петле ОС (рис. 1.17). В качестве точки рассмотрения выбраны выходные зажимы четырехпроводного канала на станции Б.

Пусть в рассматриваемой точке петли ОС возникло напряжение U₁ которое после однократного прохождения по петле ОС преобразовалось, в напряжение U₂, затем после повторного прохождения -- в U

Размещено на Allbest.ru