Послуги та служби телекомунікацій

Визначення телекомунікацій

Телекомунікації можуть бути можуть бути визначені як технології, що займаються питаннями спілкування на відстані і це можна пояснити різними способами. Рис 3.1 показує одне з можливих уявлень різних секцій телекомунікацій.

Телекомунікації поділяються на два види: односпрямовані і двонаправлені. Односпрямовані, такі як масові радіомовлення і телемовлення, припускають передачу інформації в одному напрямку – від центру до абонентів. Двонаправлені підтримують діалог між двома абонентами.

Телекомунікації використовують механічні та електричні засоби, тому що історично телекомунікації розвивалися від механічної до електричної форми, використовуючи все більш і більш складні електричні системи. Це – причина того, чому багато традиційних операторів в телекомунікаціях типу національної пошти, телеграфних і телефонних компаній використовують обидві форми. Предмет нашого подальшого розгляду показаний у верхній частині малюнка – це електричні телекомунікації, які прийнято називати електрозв'язком. Частка механічних телекомунікацій типу звичайної пошти і преси (розсилки газет), як очікують, зменшиться, тоді як частка електричних, особливо двонаправлених, збільшиться і стане головною в майбутньому. Вже в наш час корпорації і преса цікавляться, перш за все, електричними телекомунікацій (електрозв'язку) як можливістю вигідного бізнесу.

По краях малюнка показані телекомунікаційні служби, спочатку механічні:

преса (пересилання газет), пошта;

потім електричні:

телеграф, телекс (абонентський телеграф), телефон, радіо, телебачення, комп'ютерні мережі, виділені мережі, кабельне телебачення і мобільний телефон.

Приблизно в такому порядку і розвивалися історично телекомунікації.

 

Рис 3.1 Телекомунікації: форми і види

 

Значення телекомунікацій.

Багато різних телекомунікаційних мереж ув'язано в безперервно змінюється і надзвичайно складну глобальну систему. Нижче ми розглянемо телекомунікації з різних точок зору, щоб зрозуміти з якою складною системою ми маємо справу і як залежимо ми від неї.

Телекомунікаційні мережі представляють найскладніше обладнання в світі. Варто тільки подумати про телефонної мережі, яка включає більше 2 мільярдів стаціонарних і мобільних телефонів з універсальним доступом. Коли один з цих телефонів робить запит, телефонна мережа в змозі встановити зв'язок з будь-яким іншим телефоном у світі. Крім того, багато інших мереж пов'язані з телефонною мережею. Це дозволяє стверджувати, що складність глобальної телекомунікаційної мережі перевищує складність будь-якої іншої системи в світі.

Телекомунікаційні послуги мають істотний вплив на розвиток світової спільноти. Якщо нам відома телефонна щільність країни, то ми можемо оцінити рівень її технічного та економічного розвитку. У слаборозвинених країнах щільність стаціонарних (нерухомих) телефонів не перевищує 10 телефонів на 1000 жителів; в розвинених країнах, наприклад в Північній Америці і Європі, вона становить приблизно 500 – 600 телефонів на 1000 жителів. Економічний і культурний розвиток країн, що розвиваються залежить (на додаток до багатьох інших факторів) від наявності ефективних телекомунікаційних послуг. Локальна мережа (ЛОМ), до якої підключений наш комп'ютер, пов'язана з ЛВС інших ділянок, розташованих усюди по нашому університету. Це необхідно для ефективності спільної роботи різних відділів. Ми спілкуємося щодня і з людьми в інших організаціях за допомогою електронної пошти, телефонів, факсиміле і мобільних телефонів. Це відбувається в масштабі організацій, в масштабі країни і в міжнародному масштабі.

Телекомунікації відіграють істотну роль і в багатьох сферах повсякденного життя. Кожен з нас щодня використовує не тільки телекомунікаційні послуги, а й послуги які спираються на телекомунікації. Ось – деякі приклади послуг, які залежать від телекомунікацій:

-Банківська справа, банківські автомати, електронна комерція;

-Авіація, залізниця, замовлення квитків;

-Продажу, оптова торгівля та обробка замовлень;

-Платежі за допомогою кредитної картки в магазинах;

-Замовлення готельних номерів туристичними агентствами;

-Закупівлі матеріалів промисловістю;

-Урядові операції, типу оподаткування.

 

Мережі електрозв'язку

Електрозв'язок – передавання та / або приймання повідомлень будь-якого виду по радіо, проводових, оптичних чи інших електромагнітних системах.

Мережа – сукупність технічних засобів, що забезпечують взаємодію віддалених об'єктів.

Таким чином, мережа електрозв'язку являє собою сукупність технічних засобів, що забезпечують передачу або / та прийом повідомлень по радіо, проводових, оптичних чи інших електромагнітних системах. Традиційно мережі електрозв'язку, розвивалися як спеціалізовані, на кото рих організовувалася одна служба, яка надає користувачам певний вид послуг: телефонний, передачі даних і т.п. У результаті впливу технічного прогресу і зростаючих, постійно мінливих потреб користувачів виникла необхідність у збільшенні різноманітності телеслужб. До початку 1980-х років стало ясно, що маються і потреба і технічна можливість інтеграції передачі даних і мови в одному цифровому тракті. З'явилися такі служби, як:

- Відеотелефонія;

- Інформаційно – довідкові служби, що працюють в режимі реального часу (їх називають онлайнові, тобто постійно підключені до мережі);

-Служби для передачі оперативної інформації про абонента на екран робочого місця оператора, який його обслуговує;

-Служби для передачі телеметричної інформації управління виробничими процесами або для моніторингу пожежних датчиків з автоматичним сповіщенням про пов'язаних з ними подіях.

Всі ці служби і багато що з'явилися додаткові види обслуговування, що надаються спільно з телефонією, можуть бути реалізовані на базі єдиної мережі інтегрального обслуговування. При розробці рекомендацій МСЕ, що відображають різні аспекти такої мережі, переслідувалися загальні цілі, найважливіші з яких перераховані нижче.

Стандартизація. Для забезпечення однакового доступу і досягнення рентабельності устаткування важливо, щоб існував єдиний набір стандартів інтегральних мереж.

Прозорість. Забезпечення про прозорості передачі – одне з найбільш важливих вимог користувачів до телекомунікаційних мереж.

Повна прозорість забезпечується при спілкуванні двох чоловік, що знаходяться в одній кімнаті, один з одним, рис, 3.4.А. Це відбувається не тільки тому, що вони бачать і чують один одного, але й тому, що вони використовують міміку, жести, інтонацію та інші візуальні засоби, тобто вони можуть повністю вільно спілкуватися. Повну прозорість забезпечує система зв'язку, що реалізує «відкриту трубу», через яку проходить інформація між двома учасниками, рис. 3.4. А '.

 

Рис. 3.4 Прозорість мережі

У цьому випадку інформація А отримує лише мінімальні і незначні спотворення. Застосовуючи це порівняння до телекомунікаційної мереж можна сказати, що для забезпечення прозорості потрібно тримати цю трубу максимально відкритою, проте пропускна спроможність мережі обмежена. Телекомунікаційна мережа зазвичай є вузьким проходом, який постійно прагнуть розширити з метою підвищення прозорості, рис. 3.4.. Більша прозорість дає користувачам впевненість в тому, що на додатки та протоколи, які вони розробляють і використовують, мережа не зробить небажаного впливу.

Відділення комерційних функцій від технічних. Повинна бути можливість отде лити послуги, які можуть надаватися на конкурентній основі, від послуг, що утворюють істотну частину роботи мережі. У багатьох країнах всі послуги надає одна державна організація. В інших стра нах послуги надаються приватними службами на конкурентній основі (наприклад, відеотекст, електронна пошта, послуги виділених і комутованих ліній). Інтегральна мережа повинна надавати будь-які послуги. Завдяки цьому користувач може вибрати і вид послуг і методи маршрутизації повідомлень.

Тарифи чи плата за послуги повинна залежати від витрат на їх надано ня, а не від типу переданих повідомлень. Послуги одного типу не повинні оп ЛАчІВАЕТ за рахунок інших типів послуг.

Плавність переходу на нову технологію. Перехід до інтегральної мережі повинен бути поступовим, і нові розвиваються мережі повинні смокчу-ществовать зі старим обладнанням та послугами. Інтерфейси нових мереж повинні розвинутися з вже існуючих інтерфейсів і надавати корис-телям спосіб переходу до нової технології.

Багатоканальний доступ. Крім доступу індивідуальних користува-лей з низькою потребою в ресурсах, інтегральна січ повинна забезпечувати вати багатоканальний доступ для користувачів з внутрішніми телефонними та локальними мережами.

Процеси в телекомунікаціях

Однією з основних тенденцій в сучасних корпораціях, в тому числі і телекомунікаційних, є організація, яка будується навколо процесу, а не навколо завдання.

Основними процесами в телекомунікаціях є:

-Перетворення: повідомлень в сигнали і сигналів в повідомлення, а також сигналів однієї форми в сигнали іншої форми,

- Передача повідомлень по мережах електрозв'язку,

- Комутація фізичних ланцюгів і каналів (віртуальних ланцюгів), див. рис. 3.5.

 

Рис 3.5 Основні процеси в телекомунікаціях

Пояснимо введені визначення:

Повідомлення – форма представлення інформації: мова, зображення або дані.

Сигнал – переносник повідомлення у вигляді хвилі електрики або електромагнітної хвилі.

Фізична ланцюг – середа поширення електричної або електромагнітної хвилі від передавача сигналів до приймача. Це може бути пара мідних проводів, що проводить світло скловолокно або вільний простір.

Комутація – процес з'єднання фізичних ланцюгів, підтримки з'єднання при передачі сигналів і роз'єднання. Комутація використовується для маршрутизації переданого сигналу.

 

Контрольні питання:

1. Що таке телекомунікації та електрозв'язок?

2. Що називається телекомунікаційної послугою?

3. Перерахуйте типи телеслужб.

4. Перелічіть види телепослуг.

5. Поясніть основні процеси в телекомунікаціях.

Людина і інформація

Діяльність людей спрямована на створення матеріальних і духовних цінностей, вдосконалення суспільних відносин. Сфери діяльності визначаються практичними життєвими потребами членів суспільства. Процес створення матеріальних цінностей прийнято називати виробництвом. Без виробництва неможливе саме існування людей. Будь-якому виробництву поряд із знаряддями праці, сировиною, робочою силою необхідна інформація, накопичена людьми багатьох поколінь. Ця інформація зберігається в пам'яті людей, книгах, документах і т. д. Відомості про будь процесах, подіях, фактах або предметах і прийнято називати інформацією.

Слово «інформація» латинського походження і в перекладі на російську мову означає «роз'яснення», «виклад», «освідомлення». Інформація має цінність для виробництва тільки в тому випадку, якщо вона доступна людям, незважаючи на її віддаленість від місця виробництва і давність отримання. Звідси виникає необхідність запам'ятовування, збереження і передачі інформації на відстань.

Отримання інформації людиною відбувається на 80 – 90% через органи зору і на 10 – 20% через органи слуху. Інші органи чуття (дотик, нюх, смак) дають людині в сумі до 1 – 2% інформації. Таким чином, зорові і слухові органи людини в сукупності з його нервовою системою є основними каналами надходження інформації в мозок.

Видача інформації з мозку здійснюється також по каналах, утвореним нервовою системою і виконавчими органами. Основним є звуковий канал, що закінчується голосовими зв'язками. Певні коливання голосових зв'язок передаються в навколишнє середовище у вигляді окремих звуків, слів, речень і сприймаються слуховими органами людей.

Важливим для видачі інформації є також канал, виконавчим органом якого є руки людини. По-перше, руками за допомогою різних пристосувань людина пише, малює, тобто видає інформацію, фіксуючи її на носіях. По-друге, руками за допомогою різних інструментів і пристосувань людина видає звукову інформацію (музика, різні шуми). Нарешті, по-третє, певні рухи рук, іноді з використанням прапорців, ліхтарів та інших предметів, також є способом видачі інформації.

Інформаційний обмін для людей не примха, а така ж природна потреба, як їжа, повітря, сон і т. д. Обмін інформацією означає її передачу і прийом. Коли говорять про передачу інформації, то мають на увазі, що є джерело інформації, одержувач (споживач) інформації і засоби її передачі. Засоби передачі, зумовлені фізіологічними можливостями людини (наприклад, можливостями голосових зв'язок або зорових органів), не можуть вирішити проблему передачі великих обсягів інформації на значні відстані. Для її вирішення чоловік створив та широко користується технічними засобами-засобами телекомунікацій.

Таким чином, телекомунікації – це технічна база, що забезпечує передачу і прийом інформації між віддаленими один від одного людьми або якимись пристроями. Аналогія між телекомунікаціями та інформацією така ж, як у транспорту та вантажу, що перевозиться. Транспорт потрібен для перевезення вантажу, телекомунікації ж потрібні для передачі інформації на відстань

Повідомлення

Поняттю «інформація» близьке за змістом поняття «повідомлення». Повідомлення – це форма вираження (подання) інформації, зручна для передачі на відстань.

Здатність бачити дозволяє людині сприймати інформацію у формі нерухомих або рухомих зображень, званих оптичними повідомленнями. Приклади оптичних повідомлень у вигляді різних зображень наведено на рис. 4.1.

На рис. 4.1. А) приведено повідомлення – буквений текст, що являє собою певну послідовність з набору букв (алфавіту) і різних знаків пунктуації.

На рис. 4.1. Б) зображені дані, які складаються з послідовності цифр.

На рис. 4.1 В) наведено нерухоме зображення – фотографія.

Всі наведені повідомлення наносяться і зберігаються на певних носіях, найчастіше на папері. Тому вони називаються документальними повідомленнями.

Зображений на рис. 4.1, Г) кадр телевізійного зображення є фрагмент повідомлення, що містить інформацію про рухомому об'єкті.

 

Здатність чути дозволяє сприймати інформацію, що представляє собою механічні коливання частинок воз задушливій середовища, звані звуковими повідомленнями. Людина сприймає (чує) коливання, частота яких нахо диться в межах 16 – 16 000 Гц (1 Гц дорівнює одному коливанню за секунду).

Прикладами звукових повідомлень є мова і музика. При розмові інформація укладена не тільки в змісті промови, а й у її інтонації, ритмі і т. п. Музика також містить у собі інформацію. Вона здатна змінювати емоційний стан людини (порівняйте вплив траурної мелодії і святкового маршу).

 

А)	Б)
В)	Г)

Ріс.4.1 Приклади оптичних повідомлень: А) буквений текст; Б) цифрові дані; В) фотографія; Г) рухоме зображення.

 

Повідомлення у формі зображень чи звуків природні і зручні для спілкування між людьми, але сучасне виробництво неможливе без зв'язку людини з електронно-обчислювальними машинами (ЕОМ). З часом людина обов'язково «навчить» ЕОМ розпізнавати звукові образи (звуки), а поки ЕОМ сприймають інформацію у формі знаків. Знаки це літери, цифри та інші символи, з яких складаються повідомлення шляхом їх нанесення на спеціальні носії інформації: магнітні стрічки, компакт – диски та ін Повідомлення, призначені для обробки на ЕОМ або отримані від ЕОМ, прийнято називати даними.

 

Будь-яке повідомлення має параметр, у зміні якого «закладена» інформація, що міститься в повідомленні. Цей параметр називається інформаційним. Всі звукові повідомлення являють собою поєднання звукових коливань, що створюють в повітрі змінне звуковий тиск. Звуковий тиск основна кількісна характеристика звуку. Миттєве значення звукового тиску і є інформаційний параметр звукового повідомлення. Інформаційні параметри оптичних повідомлень характеризують оптичні властивості ділянок зображення. Для нерухомих зображень таким параметром є коефіцієнт відбиття світла. Ділянки з великим коефіцієнтом відбиття, тобто відображають велику частину падаючого світлового потоку, здаються більш світлими, а з меншим – темними. Інформаційним параметром рухомих чорно-білих зображень, спостережуваних на екранах телевізорів, служить яскравість світіння ділянок екрана. У текстових і цифрових повідомленнях носієм інформації, а, отже, і інформаційним параметром є знаки, з яких вони складаються.

За характером зміни інформаційних параметрів розрізняють безперервні і дискретні повідомлення. Якщо інформаційний параметр повідомлення в процесі зміни може приймати будь-які значення в деякому інтервалі, то повідомлення називається безперервним. Безперервними є звукові повідомлення. Дійсно, звуковий тиск може приймати в певному інтервалі будь-які значення, тобто мати нескінченну безліч значень.

Коефіцієнт відбиття і яскравість ділянок зображень також можуть приймати будь-які значення в деякому інтервалі, тобто мати нескінченне число значень. Отже, зображення також відносяться до безперервним повідомленнями.

Будь-які текстові і цифрові повідомлення складаються з певного, кінцевого і відомого набору знаків (наприклад, букв алфавіту). Подібні повідомлення прийнято називати дискретними.

Повідомлення прийнято ділити, у відповідність зі стандартними терміналами, на три види: мова (аудіоповідомлень),

зображення (відеоповідомлення) і дані (знаки у вигляді букв, цифр і символів).

У системах електрозв'язку повідомлення не можуть безпосередньо передаватися одержувачеві, вони додатково перетворюються в сигнал.

 

Сигнали

Завданням зв'язку є передача повідомлень на відстань від джерела до одержувача. Коли повідомлення записано на якомусь носії, наприклад папері, його можна доставити одержувачу за допомогою того чи іншого виду транспорту. Так чинять при передачі письмових повідомлень у поштовому зв'язку. Однак такий спосіб передачі не завжди зручний, зокрема не задовольняє споживачів по швидкості передачі повідомлень. Тому знайдені і широко використовуються більш швидкісні переносники повідомлень, що використовують фізичні процеси, здатні долати з певною швидкістю відстані (простір) між джерелом і одержувачем.

Сигнал * (лат. signum – знак) – процес зміни у часі фізичного стану об'єкта, службовець для відображення, реєстрації та передачі повідомлень. Сигнал – це матеріальний носій (переносник) повідомлень. У сучасній техніці застосовуються електричні, світлові, звукові, механічні, електромагнітні сигнали. У телекомунікаціях сигналами є світло, електромагнітні хвилі, електричні напруга або струм. Відображення повідомлення забезпечується зміною небудь фізичної величини, що характеризує процес. Ця величина є інформаційним параметром сигналу. У телекомунікаціях інформаційним параметром найчастіше виступає величина електричної напруги або струму.

Передача і прийом повідомлень будь-якого роду за допомогою електричних сигналів є ознакою електричного зв'язку, скорочено званої електрозв'язком (телекомунікаціями). Вибір електричних сигналів (напруги або струму) для перенесення повідомлень на відстань обумовлений тим, що швидкість їх поширення по проводах порівнянна з гранично можливою швидкістю поширення процесів, яка дорівнює швидкості світла, рівної 300 000 км / с.

Електричні сигнали, як і повідомлення, можуть бути безперервними і цифровими. Відмінність безперервного сигналу від цифрового полягає в тому, що інформаційний параметр безперервного сигналу (наприклад, напруга, струм, напруженість електричного або магнітного поля), з плином часу може приймати будь миттєві значення в певних межах. Безперервний сигнал часто називають аналоговим.

Цифровий сигнал характеризується кінцевим числом значень інформаційного параметра. Часто цей параметр приймає всього два значення, в цьому випадку він називається бінарним (двійковим).

 

Рис.4.2. Аналоговий, цифровий та бінарний сигнали.

 

Н а малюнку 4.2 зліва представлені аналоговий, цифровий та двійковий (бінарний) сигнали. Їх інтерпретація у вигляді показань стрілочних і електронних годинників показана на малюнку в правому верхньому куті. У правому нижньому куті показані деякі дозволені рівні для аналогового і цифрового сигналів, а також кодування дозволених рівнів у двійковому коді.

В даний час існують добре відпрацьовані технології перетворення сигналів з аналогової форми в цифрову і назад, з цифрової в аналогову.

 

Характеристики сигналів

Характеристики гармонійного сигналу. Сигнали, які ми використовуємо в телекомунікаційних мережах, будь то аналогові або цифрові, існують у формі електричної напруги та струму. Величина такої напруги або струму змінюється з часом, і це зміна містить інформацію. Найбільш простим є сигнал, що змінюється за законом косинуса і званий косінусоідальное або гармонійним.

Ми можемо розглядати будь телекомунікаційний сигнал як комбінацію косінусоідальное коливань з різними амплітудами і частотами. Частота визначається числом циклів або повних коливань в секунду. Наприклад, ми чуємо коливання тиску повітря як звук. Ми в змозі почути частоти в діапазоні приблизно від 20 Гц до 15 кГц, де 1 Гц (герц) представляє 1 цикл в секунду. Ми відчуваємо ці коливання як звуки низьких і високих тонів.

Приклад змінної напруги набагато важливіше. Змінна напруга періодично змінює свої напрямок і величину, кілька десятків разів в секунду. Повне коливання напруги відомо як цикл, а частота коливань напруги визначається як число циклів у секунду. Якщо напруга має 1 000 повних коливань в секунду, то частота – 1 000 Гц або 1 кГц.

Рис. 4.3 показує у вигляді стрілки рамку із дроту, що обертається в постійному магнітному полі. Магнітний потік, що пронизує рамку, пропорційний синус кута між площиною рамки і напрямком магнітного поля. Оскільки магнітний потік змінюється, то між кінцями рамки індукується напруга, величина якого змінюється за законом косинуса у часі:

Тут:

- – фаза коливання в радіанах.

- – частота, рівна числу повних коливань (циклів) у секунду, вимірюється в Гц. Вона характеризує швидкість протікання процесу.

- – кутова частота, яка вимірюється в радіанах в секунду;

- – час, вимірюваний в секундах,

- – початкова фаза коливання в момент t = 0, вона характеризує час затримки хвилі при проходженні через мережу. У самому справі, нехай на вході мережі початкова фаза коливання дорівнює нулю, а на виході – φ. Вихідна коливання тоді можна представити у вигляді:

де грає роль часу затримки.

Період Т являє час одного циклу, тобто час повного коливання:

T =1/ f і f =1/ T.

Максимальна величина коливання називається амплітудою. Квадрат цієї величини служить енергетичної характеристикою коливання.

Коливання, що розповсюджується в просторі, називається хвилею. Довжина хвилі є відстань, на яку поширюється хвиля за 1 цикл або за 1 період:

= c / f=cT,

де c швидкість поширення хвилі. Швидкість поширення звукової хвилі в повітрі дорівнює приблизно 346 м / с; для світлових або радіохвиль c = 300 000 км / сек.

 

Рис.4.3 косінусоідальное коливання і його параметри

 

Частотні діапазони в телекомунікаціях. Інформаційний сигнал, як правило, є низькочастотним, але ми можемо використовувати для його транспортування високочастотний сигнал, званий несучим коливанням. Для того потрібно змінювати амплітуду, частоту або початкову фазу несучого коливання за законом інформаційного сигналу. Такий процес називається модуляцією. За допомогою модуляції телекомунікаційні сигнали можна розмістити в самих різних частотних діапазонах.

Рис.4.4 показує частотні діапазони, пов'язані з ними середовища для розповсюдження телекомунікаційних сигналів, способи їх передачі і застосування.

Швидкість передачі визначається темпом, в якому цифрові сигнали передаються по мережі. Узагальнено швидкість передачі r вимірюється в бітах в секунду (біт / с).

Біт – мінімальне повідомлення, що означає вибір одного з двох значень: "0" і "1". 8 біт становлять 1 байт, за допомогою якого можна закодувати будь-яке значення цифрового сигналу. На передачу через мережу сигналу зі швидкістю 2 біт / с звичайно потрібно 1 Гц смуги пропускання.

 

Спектр сигналу. Реальні сигнали електрозв'язку складні, але будь-який з них можна представити сукупністю ряду гармонійних складових (гармонік). Сукупність частот гармонійних складових, відповідних одному сигналі, прийнято називати спектром цього сигналу. Різниця між максимальною і мінімальною частотами спектру називається шириною спектру (Гц) сигналу . Чим сильніше форма сигналу відрізняється від синусоїди, тим більше складових містить сигнал і тим ширше його спектр. Спектр сигналу – одна з найважливіших особливостей аналогових сигналів і це – також найважливіший фактор, що обмежує їх швидкість передачі.

У техніці телекомунікацій спектр сигналу скорочують. Це пов'язано з тим, що апаратура має обмежену смугу пропускання частот. Скорочення спектру здійснюють виходячи з допустимих спотворень сигналу. Наприклад, при телефонного зв'язку потрібно, щоб мова була розбірливою і абоненти могли пізнавати один одного по голосу. Для виконання цих умов достатньо передати мовний сигнал в смузі частот від 300 до 3400 Гц. Ширина спектра телефонного сигналу залежить від швидкості його передачі і зазвичай приймається рівною F ≈1,5 υ, де υ – швидкість передачі (телеграфування) в бодах, тобто в числі символів, переданих в секунду. Так, при телетайпной передачі υ =50 Бод і F =75 Гц.

 

Рис 4.4 Частотні діапазони, які використовуються в телекомунікаціях

 

Одиниці виміру параметрів. У техніці зв'язку поряд з абсолютними одиницями вимірювання параметрів електричних сигналів (потужність, напруга і струм) широко використовуються відносні одиниці.

Рівнем передачі сигналу в деякій точці каналу або тракту називають логарифмічне перетворення відносини енергетичного параметра S (потужності, напруги або струму) до отсчетному значенням цього ж параметра. Правило перетворення визначається формулою:

де m – масштабний коефіцієнт, a – підстава логарифма, – еталонне значення параметра.

Рівні передачі вимірюються в децибелах, якщо справедливі співвідношення:

для рівнів по потужності в дБм (децибели по потужності);

для рівнів по напрузі, ДБН (децибели по напрузі).

Рівень передачі називається абсолютним, якщо P₀=1 мВт. Якщо тепер рівень задати на опорі R0, то при заданих значеннях потужності та опору легко отримати відповідні величини напруги U0 на опорі:

При R₀=600 Ом в практичних розрахунках приймають округлене значення U₀=0,775 В.

Посилення, ослаблення та вимірювання потужності в децибелах. На довгому шляху в телекомунікаційних мережах сигнал послаблюється і посилюється все знову і знову. Потужність сигналу жорстко контролюють для того, щоб вона була достатньо високою по відношенню до шумів, і в той же час для того, щоб вона була достатньо низькою, щоб уникнути перевантаження мережі і пов'язаних з нею спотворень сигналу. Коли рівень сигналу зменшується, то це виражають за допомогою терміна «ослаблення» по потужності. Коли сигнал відновлюють, то це виражають за допомогою терміна «посилення» по потужності. Таким чином, послаблення в 10 разів відповідає посилення в 10 разів.

Олександр Белл першим запропонував використовувати логарифмічну шкалу для вимірювання рівня потужності. Шкала виявилася вдалою, і це знайшло своє вираження в тому, що посилення потужності стали виражати в децибелах (дБ). Коефіцієнт посилення в децибелах визначається за формулою:

Якщо вихідна потужність більше вхідної, то має місце посилення і позитивний, в іншому випадку він стає негативним. Якщо потужності вихідного і вхідного сигналів однакові, то немає ні посилення, ні ослаблення і дорівнює нулю.

На рис. 4.4 представлений елемент телекомунікаційної мережі з певним входом і виходом. Наведені формули визначають посилення та ослаблення потужності сигналу при передачі. В телекомунікаційної мережі ми зазвичай маємо багато (часто більше 100) елементів, розташованих ланцюжком.

 

Рис. 4.4. Розрахунки посилення й ослаблення для ділянок мережі

 

Якщо потрібно обчислити загальне посилення або ослаблення, то потрібно перемножити відповідні коефіцієнти окремих елементів, Якщо ж коефіцієнт кожного елемента представлений в децибелах, то вони складаються, як показано на малюнку. Децибели дозволяють складати малі позитивні або негативні величини замість того, щоб їх перемножувати. Наприклад, посиленню в два рази відповідає (посилення) 3 дБ, посилення в 10 разів – 10 дБ і т.д.

Рівні потужності. Рівні потужності в телекомунікаційних мережах змінюються в широких межах, від піковатт до десятків ват, що відповідає варіації від 1 до 1 000 000 000. Вимірювання потужності, засноване на децибелах, дозволяє легко виразити цей широкий діапазон потужностей. Абсолютний рівень потужності часто виражають у дБм0, порівнюючи виміряну потужність з 1 мВт. Рівень потужності в дБм дається формулою:

Якщо потрібно визначити потужність в мілліватт, то ми легко можемо це зробити за відомим значенням p. Абсолютний рівень в дБм часто використовується замість виразу потужності у ватах, наприклад при визначенні вхідної потужності по відомим величинам вхідної потужності і коефіцієнта підсилення:

Приклади таких розрахунків для радіолінії і ділянки волоконно-оптичного зв'язку наведено на рис. 4, 5

 

Рис. 4.5 Розрахунки рівнів вихідної потужності для радіолінії і ділянки волоконно-оптичного зв'язку

 

Класифікація перетворювачів

Перетворювачі сигналів в повідомлення повідомлень в сигнали можна розбити на 6 класів, рис 5.1.

 

Рис.5.1 Класифікація перетворювачів

 

Місце перетворювачів в узагальненій структурній схемі системи електрозв'язку показує рис. 5.2.

 

Рис.5.2 Узагальнена структурна схема системи електрозв'язку

 

Перетворювач: звук – сигнал

Найпростіший перетворювач цього типу – вугільний мікрофон. Основними елементами мікрофона є рухливий і нерухомий електроди, підключені до електричної ланцюга, і вугільний порошок, що заповнює простір між електродами. Рухливий електрод жорстко пов'язаний з мембраною, що сприймає коливання навколишнього шару повітря. Елементи мікрофона поміщені в загальний корпус, виготовлений з ізоляційного матеріалу.

 

Рис. 5.3. Вугільний мікрофон

 

Звукові коливання повітря приводять до відповідних коливань мембрани. Разом з мембраною коливається, здійснюючи горизонтальні рухи, рухливий електрод, що змінює щільність вугільного порошку. При збільшенні щільності вугільного порошку його опір електричному струму зменшується, а при зменшенні – збільшується. Отже, струм у ланцюзі буде змінюватися прямо пропорційно зміні звукового тиску. При відсутності звукових коливань мембрана знаходиться в стані спокою, опір порошку не змінюється, а в ланцюзі мікрофона протікає незмінюється, тобто постійний струм. З появою звукових коливань, тобто з початком зміни звукового тиску, струм починає змінюватися за законом зміни тиску.

 

Перетворювач: сигнал – звук

Прикладом перетворювача сигналу в звук служить електромагнітний телефон. Основними елементами телефону (рис 5.4) є: постійний магніт, електромагніт, що складається з двох обмоток з сердечником і мембрана.

Принцип дії електромагнітного телефону заснований на взаємодії магнітних потоків і , створюваних відповідно постійним магнітом і електромагнітом. Під дією результуючого (сумарного) потоку мембрана телефону здійснює коливальні рухи, що збігаються з напрямком електричного струму, що надходить в обмотку електромагніту.

 

Рис 5.4. Пристрій електромагнітного телефону

 

У спокої, тобто при відсутності струму в обмотках електромагніту, мембрана притягнута до сердечника під дією магнітного потоку, створюваного постійним магнітом. Вона має невеликий загинув у бік сердечника і нерухома. Поява змінного електричного струму в обмотках електромагніту створює в осерді додатковий змінний магнітний потік, напрямок якого збігається або протилежно напрямку потоку, створюваного постійним магнітом. У результаті мембрана буде здійснювати коливальні рухи, відповідні зміни сили струму. Коливальні рухи мембрани створюють поширюються коливальні рухи частинок повітря, що сприймаються вухом людини як звук.

 

Лекція 6. Лінії зв'язку

Визначення і класифікація

Основні характеристики ліній

Напрямні системи

Радіолінії

 

Визначення і класифікація

Лінія зв'язку – фізична середа і сукупність апаратних засобів для передачі і прийому сигналів у ній. В залежності від характеру використовуваної фізичної середовища лінії зв'язку поділяються на радіолінії і напрямні системи. У радіолінії фізичним середовищем є повітряне або космічний простір, в направляючих системах – дроти, скловолокна або металеві труби.

Радіолінії діляться на лінії радіозв'язку (ЛРС), радіорелейні лінії (РРЛ) і супутникові лінії (СЛ).

Напрямні системи діляться на повітряні лінії (ПЛ), кабельні лінії (КЛ), хвилеводи (В) і світловоди (С). Кабельні лінії діляться на симетричні кабелі (СК) і коаксіальні кабелі (КК).

Повна класифікація ліній зв'язку наведено на рис. 6.2.

 

Ріс.6.2 Класифікація ліній зв'язку.