Засоби зв'язку комп'ютеризованих систем

Засоби зв’язку комп’ютеризованих систем

Зміст

• Вступ
• 1. Структура системи електрозв’язку
• 2. Класифікація мереж зв’язку
• 3. Характеристика мереж зв’язку

Вступ

Для забезпечення абонентів основними видами електрозв’язку, створення спеціалізованих мереж передачі даних і їхня незалежна експлуатація при сучасних відстанях зв’язку й обсягах переданої інформації були б непомірно дорогим. Природним розв’язанням є створення загальної для усіх видів зв’язку мережі типових каналів передачі і групових трактів, яка охоплює всі пункти введення і виведення інформації та є основою для телефонної, телеграфної і всіх інших мереж. Історично такий принцип став базою побудови всіх мереж зв’язку: міжнародних, національних і в тому числі відомчих. Звідси ж випливають поняття первинних і вторинних мереж.

Первинною мережею називається сукупність мережних вузлів, мережних станцій і з'єднувальних ліній передачі. На мережних станціях формуються канали передачі і групові тракти, здійснюється їхній транзит у первинні мережі нижчого рангу і у вторинні мережі. Мережні вузли служать для транзитного з'єднання каналів передачі і групових трактів, утворених на лініях, що примикають до вузла передачі. Звичайно мережні станції містять також елементи мережних вузлів, періодично виконуючи їхні функції і навпаки.

Вторинна мережа являє собою сукупність комутаційних станцій, вузлів комутації, кінцевих абонентських пристроїв і каналів вторинної мережі, що утворені на базі каналів первинної мережі. Вторинні мережі іменуються за видом зв’язку, який вони забезпечують: телефонна мережа, телеграфна мережа, мережа передачі даних, факсимільна (фототелеграфна) мережа, мережа передачі газет, мережа звукового повідомлення, відеотелефонна мережа, мережа телевізійного повідомлення, а також мережі спеціального призначення. За способом експлуатації вторинні мережі поділяються на ті, що комутуються (канали даються абонентам тільки під час передачі повідомлення), і ті, що не комутуються (канали закріплені за абонентами). Ці способи використовуються спільно.

Типові канали ТЧ і групові тракти, перелік і основні параметри яких були дані вище, створюються в первинній мережі і передаються вторинним мережам, де вони або використовуються безпосередньо, як, наприклад, канали ТЧ для телефонного зв’язку, або з них формуються канали для необхідного виду зв’язку, наприклад, телеграфні канали. Тому мережний тракт, у загальному випадку, являє собою типовий груповий тракт чи декілька послідовно з'єднаних типових групових трактів із включеною на вході і виході апаратурою утворення тракту. При наявності транзитів, тракт називають складеним, а при їхній відсутності - простим, причому під транзитом розуміється з'єднання однойменних трактів і каналів, що забезпечує проходження сигналів електрозв’язку без зміни смуги чи частот швидкості передачі. У випадку, коли в складеному мережному тракті є ділянки, організовані як у провідних, так і в радіорелейних системах передачі, тракт називають комбінованим, а залежно від методу передачі сигналів тракту — аналоговим чи цифровим. Утворення і перерозподіл мережних трактів, типових каналів і типових фізичних ланцюгів, а також надання їх вторинним мережам і окремим організаціям здійснюється в мережному вузлі.

З позицій економічної ефективності мережу доцільно будувати за радіальним принципом, при якому мережні станції МС з'єднуються між собою через один мережний вузол (MB), забезпечуючи мінімальне значення загальної довжини ліній при їхній максимальній ємності. Однак надійність такої мережі не може бути високою, у зв’язку з чим нерідко використовується структура мережі типу решітки, що характеризується більшою надійністю, але гіршою економічністю. Тому на практиці знаходять компромісне рішення у вигляді з'єднання радіальної і решіткової структур.

1. Структура системи електрозв’язку

Системою зв’язку називають сукупність станцій, вузлів і ліній зв’язку, з'єднаних між собою у визначеному порядку, що відповідає організації керування об'єктами і характеру виконуваних задач. Це комплекс засобів зв’язку, що взаємодіють на основі таких принципів, як організаційно-технічна єдність і автоматизація. Ці принципи використані при створенні системи зв’язку України.

Під час побудови цієї системи враховано, що визначені технічні засоби беруть участь у процесі передачі незалежно від виду переданих повідомлень, тобто є загальними. Технічно ці засоби виділені до складу окремих структурних елементів: вузлів зв’язку, ліній передачі і мережних трактів. Сукупність цих елементів, що розповсюджені по всій території країни, утворює первинну мережу. Не вдаючись поки в подробиці характеристики названих елементів, зазначимо, що вони дозволяють організувати мережу каналів передачі і групових трактів. Кожний канал і груповий тракт забезпечує передачу сигналів або у визначеній смузі частот, або у визначений проміжок часу.

Топологічна структура первинної мережі визначається адміністративним поділом території країни, яка поділена на зони, Що збігаються, як правило, з територією областей. Відповідно До Цього первинна мережа також складається з окремих частин. Частина мережі, що з'єднує між собою канали різних зонових мереж на всій території країни, складає магістральну первинну мережу.

На рисунку 1 зображена взаємодія первинної і вторинної мереж зв’язку. На схемі наведені дві зони, на території кожної з якої виділені по два міста і одному сільському району. Одне місто обласного значення (центр зони), а інше — районного. Елементами первинної мережі є вузли (ВУЗ) і лінії зв’язку (1, 2,3).

Місцеві первинні мережі утворені лініями зв’язку 1 і частиною устаткування ВУЗ. На території кожної зони показано три місцеві первинні мережі. Внутрішньозонові первинні мережі представлені відповідним устаткуванням ВУЗ і лініями зв’язку 2. Сукупність місцевих первинних мереж однієї зони і її внутрішньозонової мережі утворюють зонову первинну мережу. Магістральна первинна; мережа зображена двома ВУЗ і лініями зв’язку 3. Основне призначення вузлів зв’язку складається з організації типових каналів і групових трактів, у з'єднанні однойменних каналів і групових трактів різних ліній зв’язку, а також у наданні цих каналів вторинним мережам.

Рис. 1 Взаємодія первинної і вторинної мереж

Вузли зв’язку поділяються на магістральні, внутрішньозонові і місцеві. Магістральні вузли створюються на перетині магістральних ліній зв’язку і розміщуються в обласних центрах. На рисунку 1 показано вторинні мережі ЄАСЗ: телефонної, телеграфної, мережі передачі даних і телетекса. Вторинна телефонна мережа представлена сукупністю сільських і міських мереж АТС, розташованих на територіях сільських районів і міст, каналів зв’язку первинної мережі й кінцевих пристроїв — телефонних апаратів (ТА).

Аналогічно побудована вторинна телеграфна мережа. Вона представляє собою сукупність телеграфних мереж (ТГ) міст, телеграфних пунктів (Т), сільських районів і каналів, виділених для передачі сигналів з первинної мережі, що одержала назву телекс. Мережа передачі даних для зв’язку між ЕОМ організовується в первинній мережі за допомогою модемів (М). Мережі факсимільного зв’язку і телетекса організовуються з використанням кінцевих пристроїв цих мереж (терміналів) (ТТ) і утворюють мережу передачі текстової і графічної інформацій. З метою спрощення схеми елементи вторинних мереж у зоні 2 не показано.

2. Класифікація мереж зв’язку

Мережі зв’язку класифікуються за призначенням, за типом прийнятого сигналу, за способом здійснення з'єднання, за ступенем інтеграції розв’язуваних задач і за способом обміну інформацією.

За призначенням розрізняють мережі телефонного, телеграфного, факсимільного зв’язку, мережі передачі даних і телетекса. Характеристика цих мереж буде наведена пізніше.

За типом застосовуваного сигналу мережі зв’язку підрозділяються на аналогові і цифрові. В аналогових мережах використовується безперервний сигнал. Особливістю його є те, що два сигнали можуть відрізнятися один від одного як завгодно мало. У цифрових мережах використовується сигнал, що складається з різних елементів. Такими елементами є 1 і 0. Одиниця звичайно відбивається імпульсом або відрізком гармонійного коливання з визначеною амплітудою. Нуль позначається відсутністю переданої напруги. Сукупність 1 і 0 складає повідомлення — кодову комбінацію. За способом здійснення з'єднання мережі підрозділяються на мережі з комутацією каналів, комутацією повідомлень і комутацією пакетів. У мережах з комутацією каналів з'єднання абонентів здійснюється за типом автоматичної телефонної станції. Основний їхній недолік — це великий час входження в зв’язок через зайнятість каналів або викликаючого абонента. Обмін інформацією в мережах з комутацією повідомлень здійснюється за типом передачі телеграм. Відправник складає текст повідомлення, вказує адресу, категорію терміновості і таємності і це повідомлення записується в запам’ятовуючий пристрій (ЗП). При звільненні каналу повідомлення автоматично передається на наступний проміжний вузол або безпосередньо абоненту. На проміжному вузлі повідомлення також записується в ЗП і при звільненні наступної ділянки передається далі. Перевагою таких мереж є відсутність відмови в прийманні повідомлення. Недолік полягає в порівняно великому часі затримки повідомлення за рахунок його збереження в ЗП. Тому такі мережі не використовують для передачі інформації, що вимагає доставки в реальному часі. У мережах з комутацією пакетів обмін інформацією здійснюється також у мережах з комутацією повідомлень. Однак повідомлення поділяється на короткі пакети, що швидко знаходять собі маршрут до адресата. У результаті час затримки пакетів буде меншим.

За ступенем інтеграції розв’язуваних задач розрізняють інтегральні цифрові мережі і цифрові мережі інтегрального обслуговування. У цифрових інтегральних мережах інтеграція здійснюється на рівні технічних пристроїв. Один пристрій вирішує кілька задач. Наприклад, вирішує задачу ущільнення каналу і комутації. У цифрових мережах інтегрального обслуговування інтеграція здійснюється на рівні служб. Сигнали телефонії, телетекса, передачі даних та інші передаються цифровим способом за допомогою тих самих пристроїв. В таких мережах відсутній розподіл на первинні та вторинні мережі.

За способом обміну інформацією мережі підрозділяються на синхронні, асинхронні і плезіохронні.

У синхронних мережах генератори керуючих сигналів на кінцевих і проміжних пунктах постійно синхронізовані незалежно від того передається інформація чи ні. В асинхронних мережах синхронізація здійснюється тільки на час прийому повідомлення.

Плезіохронний метод функціонування припускає відсутність постійного підстроювання місцевих генераторів. Прийом повідомлень забезпечується за рахунок застосування високо-стабільних місцевих генераторів з автопідстроюванням під сигнали єдиної частоти через досить тривалі інтервали часу.

3. Характеристика мереж зв’язку

Мережа телефонного зв’язку призначена для передачі на відстань мовних (акустичних) повідомлень, що створюються голосовими зв’язками і сприймаються органом слуху (вухом) людини. Тому як передавачі використовуються пристрої, що перетворюють звукові коливання, які відбуваються в повітряному просторі, на електричні сигнали, передані на відстань. Такі акустоелектричні перетворювачі називаються мікрофонами.

Приймач у системі телефонного зв’язку виконує зворотне перетворення електричних сигналів у звукові коливання. Такий електроакустичний перетворювач називається телефоном.

Для зручності користування мікрофони і телефони конструктивно об'єднані в загальний корпус.

Крім мікрофону і телефону, що є основними елементами системи, у кожного абонента є ряд допоміжних пристроїв, необхідних для зручності підключення, виклику і сигналізації. Основні і допоміжні елементи, якими користується абонент, конструктивно складають телефонний апарат. Сучасні телефонні апарати дуже різноманітні. Вони відрізняються типами мікрофонів, телефонів, номеронабирачів, а також формою корпуса апарата.

Канали зв’язку в системах телефонного зв’язку утворюються сукупністю пристроїв і середовища поширення, що забезпечують проходження сигналів від одного телефонного апарата до іншого.

Мережа телеграфного зв’язку призначена для двосторонньої передачі дискретних повідомлень (телеграм). На кожному кінцевому пункті мережі є передавач і приймач. Ці два пристрої звичайно конструктивно поєднуються й утворюють пристрій, що називається телеграфним апаратом чи телетайпом. Отже, телеграфний зв’язок реалізовується системою, що складається з двох кінцевих телеграфних апаратів, з'єднаних каналом зв’язку. Для передачі використовуються дискретні сигнали, що представляють собою з'єднання (кодові комбінації) струмових (одиниць) і безструмових (нулів) посилань.

Символи (букви алфавіту) повідомлення при передачі замінюються кодовими комбінаціями, що складаються з визначених елементів. При цьому, кожному знаку повідомлення відповідає своя комбінація. Сукупність усіх використовуваних комбінацій складає телеграфний код. Найстаршим і найбільш відомим є код Морзе, комбінації якого складаються з двох різних елементів — «точка» і «тире» .

Елементи кодових комбінацій послідовно перетворюються на елементи сигналу, тобто на імпульси струму. Ці функції виконуються спеціальними пристроями передавальної частини кінцевого телеграфного апарата.

Приймач системи телеграфного зв’язку виконує зворотне перетворення сигналу на повідомлення в наступній послідовності. Спочатку елементи сигналу по черзі приймаються, перетворюються в елементи кодових комбінацій і запам’ятовуються. Потім визначається знак, що відповідає прийнятій кодовій комбінації, тобто виконується операція, зворотна кодуванню, що називається декодуванням. Процес прийому закінчується друкуванням знака на папері. Усі перераховані операції виконуються спеціальними пристроями приймальної частини кінцевих телеграфних апаратів.

Мережі передачі даних як і телеграфні мережі використовують дискретні сигнали. Кількість таких сигналів, переданих за 1 секунду, називається швидкістю передачі даних чи швидкістю модуляції В [біт/с]. Ця швидкість однозначно визначає тривалість переданих дискретних сигналів Тc=1/В. На відміну від телеграфії в мережах передачі даних забезпечується вища швидкість і якість передачі повідомлень. Гарантується задана імовірність доставки при будь-якій практично необхідній швидкості передачі повідомлень. Це досягається завдяки використанню додаткових пристроїв підвищення якості передачі повідомлень, що конструктивно поєднуються з передавачами і приймачами систем передачі даних, утворюючи приймально-передавальні пристрої, що називаються апаратурою передачі даних (АПД).

Мережа факсимільного зв’язку призначена для передачі не тільки змісту, але і зовнішнього вигляду самого документа. Суть факсимільного методу передачі полягає, як і в телевізорі, в тому, що передане зображення (оригінал) розбивається на окремі елементарні площадки, що скануються зі швидкістю розгортки 60, 90, 120, 180 і 240 рядків/хв. Сигнал яскравості пропорційний коефіцієнту відображення таких елементарних площадок, що перетворюються в цифровий вид і передаються по каналу зв’язку з використанням того або іншого способу модуляції. На приймальній стороні ці сигнали перетворюються в елементи зображення і відтворюються (записуються) на приймальному бланку.

Таким чином, апарат факсимільного зв’язку (факс) дуже нагадує ксерокс, у якого оригінал і копію розділяють багато кілометрів.

Нині кінцевий пристрій (КП) факсимільних мереж являє собою цифровий факсимільний апарат, що працює по телефонній мережі зі швидкостями 2,4−4,8 кбіт/с чи по мережах ПД зі швидкостями 4,8; 9,6; і 48 кбіт/с. У ньому здійснюється статистичне кодування інформації з коефіцієнтом стиску близько 8, що дозволяє передавати сторінку тексту за 2 хв при швидкості 2,4 кбіт/с і відповідно за 30 с при швидкості 9,6 кбіт/с.

Телетекс — це буквено-цифрова система передачі ділової кореспонденції, що побудована за абонентським принципом. Основна ідея телетекса — об'єднання всіх можливостей сучасної друкарської машинки з передачею повідомлень вилученим абонентам за умови збереження змісту і форми тексту. Ця система трохи нагадує телекс (абонентський телеграф), але відрізняється від неї більшим набором знаків (256 за рахунок використання 8-елементного коду), більшою швидкістю передачі (2400 біт/с), високою вірогідністю, можливістю редагувати підготовлену до передачі документацію та інші Додаткові особливості. Передача інформації в системі телетекс здійснюється по телефонних мережах ПД.

Важливою особливістю і принциповою перевагою телетекса порівняно з телексом є відсутність необхідності в додатковій роботі на клавіатурі під час передачі тексту. Ця перевага досягається завдяки тому, що підготовлений на кінцевому пристрої текст, запам’ятовується в його оперативному запам’ятовуючому пристрої (ОЗП), звідки інформація передається по каналу зв’язку. Інформація приймається в КП системи телетекс також у ОЗП, а потім прийняте повідомлення може бути відтворене на екрані дисплея чи віддруковано.

Для підвищення вірогідності переданої інформації застосовуються спеціальні засоби боротьби з виникаючими в каналі зв’язку помилками. При середній швидкості передачі (2400 біт/с) сторінка тексту передається за 10 с.

Система телетекс має багато загального із системою ПД, а саме: цифровий метод передачі, швидкість передачі 2,4 кбіт/с, застосовувані методи підвищення правильності і керування з'єднанням.

Розходження між системами телетекс і ПД полягають у тому, що в телетексі використовується розмовна мова, у ПД — формалізовані мови.

На базі мереж телетекса і факсу створюються служби електронної пошти (ЕП), тобто служби передачі письмової кореспонденції по мережах електрозв’язку, що забезпечують одержання «твердої копії» оригіналу. Природно, що ЕП не в змозі цілком замінити традиційну пошту, оскільки може прийняти на себе в основному передачу листів, і то не всіх. Наприклад, по мережах електрозв’язку не можна передавати листа з укладеннями, не має сенсу передавати листи, що супроводжують посилки і бандеролі, які відправляються традиційною поштою. Остання розвиватиметься й автоматизуватиметься, але велика кількість листів, особливо тих, які мають потребу в найшвидшій доставці, доцільно і можна передавати за допомогою ЕП. До числа таких листів слід, в першу чергу, віднести ділове переписування.

Скорочення термінів доставки ділової кореспонденції за рахунок: виключення її фізичного транспортування і сортування дозволить підвищити оперативність керування, прискорити оборотність державних засобів і тим самим забезпечить одержання великого економічного ефекту.

Роздільне використання наведених вище вторинних мереж стримує розвиток систем телекомунікацій. Упровадження цифрових мереж дозволяє на єдиній цифровій основі забезпечити передачу сигналів різних служб, тобто організовувати цифрову мережу інтегрального обслуговування. Під цифровою мережею інтегрального обслуговування розуміють сукупність архітектурно-технологічних методів і апаратно-програмних засобів доставки інформації територіально вилученим користувачам, що дозволяють на цифровій основі надавати користувачам різні послуги. Ця мережа дозволяє передавати телефонні, телеграфні й інші сигнали за допомогою одного універсального термінала. Цей термінал повинен містити телефон, дисплей і клавіатуру для набору тексту. Абонент такої мережі може спостерігати на дисплеї за зображенням і розмовляти з іншим абонентом по телефону.