Системы, каналы и сети связи

На рис. 1.1 показана структурная схема простейшей одноканальной системы связи. Источником и получателем сообщений может быть как человек, так и устройства – ЭВМ, автомат и т.д. Передающее устройство преобразует сообщение в сигнал, а приемное устройство производит обратное преобразование. Преобразователь сообщений в сигнал – в передатчике (микрофон, телеграфный аппарат), преобразует сообщение в первичный (низкочастотный) сигнал. Передатчик производит модуляцию высокочастотного сигнала-переносчика по закону первичного сигнала. Получается вторичный высокочастотный сигнал , который пригоден для передачи по каналу.

Преобразование сообщения в сигнал должно быть обратимым. Иначе, часть информации будет потеряна уже на передающей стороне.

Линия связи – физическая среда и совокупность аппаратных средств, используемых для передачи сигнала от передатчика к приемнику (в системах электрической связи – кабель, волновод, в системах радиосвязи – область пространства, где распространяются радиоволны). При прохождении по линии связи канальный сигнал может искажаться. За счет этого он превращается в некоторый сигнал . Кроме того, на сигнал могут накладываться помехи . Если помехи – аддитивные, то сигнал на входе приемника . Задача приемника – получить оценку первичного сигнала путем демодуляции принятого сигнала и, далее, - оценить, какое из возможных сообщений передавалось. Оценкой принятого сообщения служит .

Рис. 1.1. Структурная схема одноканальной системы связи

Для любой системы связи под каналом понимается совокупность технических средств, обеспечивающих передачу сигнала от некоторой точки А системы до точки Б. Точки А и Б могут быть выбраны произвольно – лишь бы между ними проходил сигнал. Часть системы связи, расположенная до точки А, служит источником сигнала для этого канала.

Система связи – совокупность технических средств передачи сообщения от источника к потребителю, состоит из передающего устройства, линии связи и приемного устройства. Иногда в состав системы связи включают еще источник и получатель сообщений.

Классификация систем связи по виду передаваемых сообщений:

· Телефония – передача речи

· Телеграфия – передача текста

· Фототелеграфия – передача неподвижных изображений

· Телевидение – передача подвижных изображений

· Телеизмерение – преобразование измеряемой величины в первичный сигнал при помощи датчика, передача этого сигнала по линии связи, выделение измеряемой величины из принятого сигнала, ее наблюдение и регистрация с помощью записывающих устройств

· Телеуправление – передача команд для автоматического выполнения определенных действий, часто эти команды формируются автоматически на основании результатов измерения, переданных телеметрической системой.

· Передача данных – обмен информацией между вычислительными средствами и АСУ, по сравнению с телеграфией здесь существуют повышенные требования к скорости и достоверности передачи.

По назначению телефонные и телевизионные системы делят на вещательные и профессиональные системы (служебная связь, промышленное телевидение).

Возможны следующие режимы связи:

· Симплексный – односторонняя передача сообщений – от источника к получателю (см. рис. 1.1).

· Дуплексный – возможна одновременная передача сообщений в прямом и обратном направлении

· Полудуплексный – обмен сообщениями в прямом и обратном направлении происходит поочередно

Многоканальная система связи обеспечивает передачу нескольких сообщений по одной общей линии связи (рис. 1.2). Здесь передаче подлежат первичные сигналы . В модуляторах они преобразуются в электрические сигналы . Сигналы смешиваются в аппаратуре уплотнения. Так образуется групповой сигнал , который передается по линии связи. В линии связи групповой сигнал искажается, и на него налагаются помехи. Приемник из принятого колебания посредством устройства разделения (фильтров ) выделяет сигналы - оценки сигналов . Демодуляторы (детекторы) восстанавливают оценки первичных сигналов . Выделение отдельных сигналов из группового сигнала становится возможным, если эти сигналы отличаются друг от друга по какому-то признаку. На практике часто применяют частотный или временной способ разделения.

Рис. 1.2. Структурная схема простейшей многоканальной системы передачи

Для обмена сообщениями между большим числом пользователей – абонентов, разнесенных территориально, используются сети связи. Сети связи обеспечивают передачу и распределение сообщений по заданным адресам (в заданное время и с заданным качеством). Распределение потоков сообщений по заданным адресам производится на узлах связи с помощью коммутационных устройств. По способу распределения сообщений сети делятся на некоммутируемые и коммутируемые. В первом случае связь осуществляется по постоянно закрепленным каналам связи по принципу "каждый с каждым". Во втором случае абоненты связываются друг с другом не непосредственно, а через узлы коммутации.

Сеть связи представляет собой совокупность оконечных (абонентских) устройств, каналов связи (соединительных линий) и узлов коммутации.

В зависимости от числа абонентов и размеров обслуживаемой территории сети могут иметь различную структуру: линейную, радиальную, кольцевую, радиально-узловую и т.д. Задача оптимального построения сетей связи решается на основе теории графов и теории массового обслуживания.