Большая Советская энциклопедия - электросвязь

I

Электросвя́зь

Связь, при которой передача информации любого вида (речевой, буквенно-цифровой, зрительной и т. д.) осуществляется электрическими сигналами, распространяющимися по проводам, или радиосигналами. В соответствии со способами передачи (переноса) сигналов различают проводную связь (См. Проводная связь) и Радиосвязь; в различных системах Э. первую часто используют в сочетании с разновидностями второй (например, с радиорелейной связью (См. Радиорелейная связь), спутниковой связью). По классификации, принятой Международным союзом электросвязи, к Э. относят, кроме того, передачу информации при помощи оптических (см. Оптическая связь) или других электромагнитных систем связи. По характеру передаваемых сообщений Э. подразделяется на следующие основные виды: Телефонная связь, обеспечивающая ведение телефонных переговоров между людьми; Телеграфная связь, предназначенная для передачи буквенно-цифровых сообщений — телеграмм; Факсимильная связь, при которой передаётся графическая информация — неподвижные изображения текста или таблиц, чертежей, схем, графиков, фотографий и т. п.; Передача данных (телекодовая связь), целью которой является передача информации, представленной в формализованном виде (знаками или непрерывными функциями), для обработки этой информации ЭВМ или уже обработанной ими; видеотелефонная связь (см. Видеотелефон), служащая для одновременной передачи речевой и зрительной информации. При помощи технических средств Э. осуществляются также Проводное вещание, Радиовещание (звуковое вещание) и телевизионное вещание (см. Телевидение).

Для установления Э. между отправителем (источником сообщений) и получателем (приёмником сообщений) служат: оконечные аппараты — передающий и приёмный; Канал связи, образуемый с помощью одной или нескольких включенных последовательно систем передачи; кроме того, вследствие наличия большого количества оконечных передающих и приёмных аппаратов и необходимости их всевозможных попарных соединений для организации непрерывного (сквозного) канала между ними, используется система коммутационных устройств, состоящая из одной или нескольких коммутационных станций и узлов.

Оконечные аппараты. Оконечный передающий аппарат служит для преобразования сигнала исходной формы (звуков речи; знаков текста телеграмм; знаков, записанных в закодированном виде на перфоленте или каком-либо другом носителе информации (См. Носитель информации); изображений объектов и т. д.) в электрический сигнал. В телефонной связи и радиовещании для электроакустических преобразований применяют Микрофон. В телеграфной связи кодовые комбинации знаков текста телеграмм преобразуют в серии электрических импульсов; такое преобразование осуществляется либо непосредственно (при использовании стартстопного телеграфного аппарата (См. Телеграфный аппарат)), либо с предварительной записью знаков на перфоленту (при использовании Трансмиттера). В факсимильной связи преобразование светового потока переменной яркости, отражённого от оригинала, в электрические импульсы производится факсимильным аппаратом (См. Факсимильный аппарат). Информацию о распределении светотеней какого-либо объекта телевизионной передачи преобразуют в Видеосигнал при помощи телевизионной передающей камеры (См. Телевизионная передающая камера) (телекамеры).

Оконечный приёмный аппарат служит для приведения принимаемых электрических сигналов к форме, удобной для их восприятия приёмником сообщений. При Э. многих видов оконечные аппараты содержат как передающие, так и приёмные устройства. В первую очередь это относится к такой Э., которая обеспечивает двухсторонний (обычно дуплексный; см. Дуплексная связь) обмен сообщениями. Так, Телефонный аппарат, как правило, содержит микрофон и Телефон, объединённые в одном конструктивном узле — микротелефонной трубке. В радиовещании и телевизионном вещании передающие и приёмные оконечные аппараты разделены, причём сигналы от одного передающего устройства принимаются сразу многими оконечными аппаратами — Радиоприёмниками и Телевизорами.

Канал связи; многоканальные системы передачи. Канал связи (канал электросвязи) — технические устройства и физическая среда, в которых электрические сигналы распространяются от передатчика к приёмнику. Технические устройства (Модуляторы, демодуляторы, усилители электрических колебаний (См. Усилитель электрических колебаний), кодирующие устройства (См. Кодирующее устройство), Дешифраторы и т. д.) размещают в оконечных и промежуточных пунктах линий связи (кабельных, радиорелейных и т. д.). Система передачи информации — каналообразующая аппаратура и другие устройства, обеспечивающие в совокупности образование множества каналов связи в одной линии связи (См. Линия связи) (см. также Линии связи уплотнение).

Используемые в Э. каналы связи подразделяются на аналоговые и дискретные. Аналоговые каналы служат для передачи непрерывных электрических сигналов (примеры таких сигналов: напряжения и токи, получающиеся при электроакустических преобразованиях звуков речи, музыки, при развёртке (См. Развёртка оптическая) изображений). Возможность передачи через данный канал связи непрерывных сигналов от того или иного источника обусловлена прежде всего такими характеристиками канала, как Полоса пропускания частот и допустимая максимальная мощность передаваемых сигналов. Кроме того, поскольку любой канал подвержен различного рода помехам (см. Помехи в проводной связи, Помехи радиоприёму, Помехоустойчивость), то он характеризуется также минимальной мощностью электрического сигнала, которая должна в заданное число раз превышать мощность помех. Отношение максимальной мощности сигналов, пропускаемых каналом, к минимальной называется динамическим диапазоном канала связи.

Дискретные каналы служат для передачи импульсных сигналов. Такие каналы обычно характеризуются скоростью передачи информации (измеряемой в бит/сек) и верностью передачи. Дискретные каналы могут быть также использованы для передачи аналоговых сигналов и, наоборот, аналоговые каналы — для передачи импульсных сигналов. Для этого сигналы преобразуются; аналоговые в импульсные с помощью аналого-дискретных (цифровых) преобразователей, а импульсные в аналоговые с помощью дискретно (цифро)-аналоговых преобразователей. На рис. 1 показаны возможные способы сочетания источников аналоговых и дискретных сигналов с аналоговыми и дискретными каналами связи.

Используемые в Э. системы передачи обычно обеспечивают одновременную и независимую передачу сообщений от многих источников к такому же числу приёмников. В таких системах многоканальной связи (См. Многоканальная связь) общая линия связи уплотняется несколькими десятками — несколькими тысячами индивидуальных каналов. Наибольшее распространение (1978) получили многоканальные системы с частотным разделением аналоговых каналов. При построении таких систем передачи каждому каналу связи отводится определённый участок области частот в полосе пропускания линейного тракта передачи, общего для всех передаваемых сообщений. Для переноса Спектра сигнала в участок, отведённый ему в полосе частот группового тракта (частотного преобразования сигнала), используют амплитудную или частотную модуляцию (См. Модуляция) (см. также Модуляция колебаний) групп «несущих» синусоидальных токов. При амплитудной модуляции (АМ) в соответствии с передаваемым сообщением изменяется амплитуда гармонических колебаний тока несущей частоты (См. Несущая частота). В результате на выходе модулирующего устройства (модулятора) создаются колебания, в спектре которых кроме составляющей несущей частоты (несущей) имеются две боковые полосы. Поскольку каждая из боковых полос содержит полную информацию об исходном (модулирующем) сигнале, то в линию связи пропускают только одну из них, а другую и несущую подавляют с помощью полосно-пропускающих электрических фильтров (См. Электрический фильтр) или иных устройств (см. Однополосная модуляция, Однополосная связь). При частотной модуляции (ЧМ) в соответствии с передаваемым сообщением изменяется несущая частота. Системы с ЧМ обладают большей по сравнению с системами с АМ помехоустойчивостью, однако это преимущество реализуется лишь при достаточно большой девиации частоты (См. Девиация частоты), для чего необходима широкая полоса частот. Поэтому, например, в радиосистемах ЧМ применяют главным образом в диапазоне метровых (и более коротких) волн, где на каждый индивидуальный канал приходится полоса частот, в 10—15 раз большая, чем в системах с АМ, работающих на более длинных волнах. В радиорелейных линиях нередко используют сочетание АМ с ЧМ; с помощью АМ создаётся некоторый промежуточный спектр, который затем переводится в линейный диапазон частот с помощью ЧМ.

Для передачи сообщений различного вида требуются каналы с определённой шириной полосы пропускания. Характерная особенность современной системы передачи — возможность организации в одной и той же системе каналов, применяемых для различных видов Э. При этом в качестве стандартного канала используется телефонный канал, называемый каналом тональной частоты (ТЧ). Он занимает полосу частот 300—3400 гц. Для упрощения фильтрующих устройств, разделяющих соседние каналы, каналы ТЧ отделяются друг от друга защитными частотными интервалами и занимают (с учётом этих интервалов) полосу 4 кгц. Кроме передачи сигналов речи, каналы ТЧ используются также в факсимильной связи, низкоскоростной передаче данных (от 600 до 9600 бит/сек) и некоторых других видах Э. Учитывая большой удельный вес каналов ТЧ в сетях Э., их принимают за основу при создании как широкополосных (> 4 кгц), так и узкополосных (< 4 кгц) каналов. Например, в радиовещании применяется канал с полосой, втрое (иногда вчетверо) превышающей полосу канала ТЧ; для высокоскоростной передачи данных между ЭВМ, передачи изображений газетных полос и др. употребляются каналы, в 12, 60 и даже 300 раз более широкие; сигналы программ телевизионного вещания передаются через каналы с полосой, в 1600 раз превышающей полосу канала ТЧ (что составляет примерно 6 Мгц). На базе канала ТЧ (посредством его т. н. вторичного уплотнения) создаются каналы для телеграфирования с полосами пропускания 80, 160 или 320 гц, со скоростями передачи (соответственно) 50, 100 или 200 бит/сек. Линии радиорелейной связи позволяют создать 300, 720, 1920 каналов ТЧ (в каждой паре высокочастотных стволов); линии связи через ИСЗ — от 400 до 1000 и более (в каждой паре стволов). Проводные линии связи, используемые в системах передачи с частотным разделением каналов, характеризуются следующим числом каналов ТЧ: симметричные кабели 60 (в расчёте на две пары проводов); коаксиальные кабели — 1920, 3600 или 10 800 (на каждую пару коаксиальных трубок). Возможно создание систем с ещё большим числом каналов.

С целью увеличения дальности связи посредством уменьшения влияния шумов (накапливаемых по мере прохождения сигнала в линии) в проводных системах передачи с частотным разделением каналов используют усилители, общие для всех сигналов, передаваемых в каждом линейном тракте, и включаемые на определённом расстоянии друг от друга. Расстояние между усилителями зависит от числа каналов: для мощных проводных систем (10 800 каналов) оно составляет 1,5 км, для маломощных (60 каналов) — 18 км. В системах радиорелейной связи сооружают ретрансляционные станции в среднем на расстоянии 50 км одна от другой.

Наряду с системами передачи с частотным разделением каналов с 70-х гг. 20 в. началось внедрение систем, в которых каналы разделяются во времени на основе методов импульсно-кодовой модуляции (ИКМ), дельта-модуляции и др. При ИКМ каждый из передаваемых аналоговых сигналов преобразуется в последовательность импульсов, образующих определённые кодовые группы (см. Код, Кодирование). Для этого в сигнале через заданные промежутки времени (равные половине периода, соответствующего максимальной частоте изменения сигнала) вырезаются узкие импульсы (рис. 2, а). Число, характеризующее высоту каждого вырезанного импульса, передаётся 8-значным кодом за время, не превышающее протяжённость (ширину) импульса (рис. 2, б). В промежутках времени между передачей кодовых групп данного сообщения линия свободна и может быть использована для передачи кодовых групп других сообщений. На приёмном конце линии производится обратное преобразование кодовых комбинаций в последовательность импульсов различной высоты (рис. 2, в), из которых с определённой степенью точности может быть восстановлен исходный аналоговый сигнал (рис. 2, г). При дельта-модуляции аналоговый сигнал сначала преобразуется в ступенчатую функцию (рис. 3, а), причём кол-во ступенек на период, соответствующий максимальной частоте изменения сигнала, в различных системах составляет 8—16. Передаваемая в линию последовательность импульсов отображает ход ступенчатой функции в изменении знака производной сигнала: возрастающие участки аналоговой функции (характеризующиеся положительной производной) отображаются положительными импульсами, спадающие участки (с отрицательной производной) — отрицательными (рис. 3, б). В промежутках между этими импульсами располагаются импульсы, образованные от других сигналов. При приёме импульсы каждого сигнала выделяются и интегрируются, в результате с заданной степенью точности восстанавливается исходный аналоговый сигнал (рис. 3, в).

Каналы ИКМ и дельта-модуляции (без оконечных аналого-цифровых преобразующих устройств) — дискретные и часто используются непосредственно для передачи дискретных сигналов. Основным достоинством систем с временным разделением каналов является отсутствие накопления шумов в линии; искажение формы сигналов при их прохождении устраняется с помощью регенераторов, устанавливаемых на определённом расстоянии друг от друга (аналогично усилителям в системах с частотным разделением). Однако в системах с временным разделением существует шум «квантования», возникающий при преобразовании аналогового сигнала в последовательность кодовых чисел, характеризующих этот сигнал лишь с точностью до единицы. Шум «квантования», в отличие от обычного шума, не накапливается по мере прохождения сигнала в линии.

К сер. 70-х гг. разработаны системы с ИКМ на 30, 120 и 480 каналов; находятся в стадии разработки системы на несколько тыс. каналов. Развитие систем передачи с разделением каналов во времени стимулируется тем, что в них широко используют элементы и узлы ЭВМ, и это в конечном счёте приводит к удешевлению таких систем как в проводной связи, так и радиосвязи. Весьма перспективны импульсные системы передачи на основе находящихся в стадии разработки волноводных и световодных линий связи (число каналов ТЧ может достигать 10⁵ в волноводной трубе диаметром примерно 60 мм или в паре стеклянных световодных нитей диаметром 30—70 мкм).

Системы коммутационных устройств. Применяемые в Э. системы коммутационных устройств бывают двух типов: узлы и станции коммутации каналов (КК), позволяющие при конечном числе каналов создавать временное прямое соединение через канал связи любого источника с любым приёмником (после окончания переговоров соединение разрывается, а освободившийся канал используется для организации другого соединения); узлы и станции коммутации сообщений (КС), используемые в Э. тех видов, в которых допустима задержка (накопление) передаваемых сообщений во времени. Задержка бывает необходима при невозможности их немедленной передачи вызываемому абоненту из-за отсутствия в данный момент свободного канала либо занятости вызываемой абонентской установки. Узлы и станции КК, применяемые в Э. наиболее массовых видов — телефонной и телеграфной, — представляют собой телефонные станции (См. Телефонная станция) или телеграфные станции (См. Телеграфная станция), а также телефонные или телеграфные узлы связи (См. Связь), размещаемые в определённых пунктах телефонной сети (См. Телефонная сеть) или телеграфной сети (См. Телеграфная сеть). Станции и узлы КК различаются в зависимости от выполняемых ими функций и их расположения в сети. Например, в телефонной сети существуют такие автоматические телефонные станции (АТС), как сельские, городские, междугородные, а также различные коммутационные узлы: узлы автоматической коммутации, узлы входящих и исходящих сообщений и другие. Характерной особенностью узлов является то, что они связывают между собой различные АТС. Любая современная станция или узел КК содержит комплекс управляющих устройств, построенных на базе электромеханических или электронных приборов, и коммутационных устройств, которые под воздействием сигналов управления осуществляют соединение или разъединение соответствующих каналов (рис. 4). В наиболее распространённых (1978) системах КК устройства управления строятся на основе электромеханического Реле, а коммутационные устройства — на основе многократных координатных соединителей (См. Многократный координатный соединитель). Такие станции и узлы называются координатными.

Системы КС используются преимущественно в телеграфной связи и при передаче данных. Дополнительно к управляющим и коммутирующим устройствам в системах КС имеются устройства для накопления передаваемых сигналов. В процессе прохождения сигналов от передатчика к приемнику в системах КС осуществляются такие технологические операции с накапливаемыми сообщениями, как изменение порядка их следования к абонентам (с учётом возможных приоритетов, т. е. преимущественного права на передачу), приём сообщений по каналу одного типа (характеризующемуся одной скоростью передачи), а передача — по каналу другого типа (с др. скоростью) и ряд дополнительных операций в соответствии с заданным алгоритмом работы. В некоторых случаях могут создаваться комбинированные узлы КС и КК, позволяющие обеспечить наиболее благоприятные режимы передачи сообщений и использования сетей Э.

Для развития современных коммутационных станций и узлов характерны тенденции использования в коммутационных устройствах быстродействующих миниатюрных герметизированных контактов (например, Герконов) для реализации соединений, а для управления процессами соединений — специализированных ЭВМ. Коммутационные станции и узлы такого типа получили название квазиэлектронных. Введение ЭВМ позволяет предоставлять абонентам дополнительные услуги: возможность применения сокращённого (с меньшим кол-вом знаков) набора номеров наиболее часто вызываемых абонентов; установку аппаратов на «ожидание», если номер вызываемого абонента занят; переключение соединения с одного аппарата на другой и т. д. С внедрением систем передачи с временным разделением каналов намечается возможность перехода к чисто электронным (без механических контактов) станциям и узлам коммутации. В таких системах коммутируются непосредственно дискретные каналы (без преобразования дискретных сигналов в аналоговые). В результате происходит объединение (интеграция) процессов передачи и коммутации, что служит предпосылкой к созиданию интегральной сети связи, в которой сообщения всех видов передаются и коммутируются едиными методами. В СССР Э. развивается в рамках разработанной и планомерно внедряемой Единой автоматизированной сети связи (ЕЛСС). ЕАСС представляет собой комплекс технических средств связи, взаимодействующих посредством использования общей — «первичной» — сети каналов, на основе которой с помощью коммутационных станций и узлов и оконечных аппаратов создаются различные «вторичные» сети, обеспечивающие организацию Э. всех видов.

Лит.: Чистяков Н. И., Хлытчиев С. М., Малочинский О. М., Радиосвязь и вещание, 2 изд., М., 1968; Многоканальная связь, под ред. И. А. Аболица, М., 1971; Автоматическая коммутация и телефония, под ред. Г. Б. Метельского, ч. 1—2, М., 1968—69; Емельянов Г. А., Шварцман В. О., Передача дискретной информации и основы телеграфии, М., 1973; Румпф К. Г., Барабаны, телефон, транзисторы, пер. с нем., М., 1974; Лившиц Б. С., Мамонтова Н. П., Развитие систем автоматической коммутации каналов, М., 1976: Давыдов Г. Б., Рогинекий В. Н., Толчан А. Я., Сети электросвязи, М., 1977; Давыдов Г. Б., Электросвязь и научно-технический прогресс, М., 1978.

Г. Б. Давыдов.

Рис. 1. Структурная схема одного из возможных способов сочетания аналогового и дискретного методов передачи электрических сигналов: АОА оконечный аппарат аналогового типа; ДОА оконечный аппарат дискретного типа; АДП аналого-дискретный (цифровой) преобразователь; ДАП дискретно(цифро)-аналоговый преобразователь: пунктирными линиями показан путь дискретных сигналов, сплошными аналоговых сигналов.

Рис. 2. Осциллограммы, поясняющие принцип импульсно-кодовой модуляции: а — передаваемый аналоговый сигнал, который преобразуется в последовательность импульсных сигналов (показаны штриховкой); б — кодовые сигналы, несущие информацию о величине импульсных сигналов (показанных пунктиром); в — импульсы, восстановленные из кодовых сигналов на приёмном конце; г — восстановленный исходный аналоговый сигнал (пунктирными линиями указаны границы разброса его мгновенных значений, обусловленного шумами «квантования»); t — время.

Рис. 3. Осциллограммы, поясняющие принцип дельта-модуляции: а — передаваемый аналоговый сигнал (плавная линия) и результат его квантования по уровню (ступенчатая линия); б — последовательность импульсов, отображающая ход ступенчатой функции; в — восстановленный сигнал (пунктирными линиями указаны границы разброса его мгновенных значений, обусловленного шумами квантования).

Рис. 4. Структурная схема коммутационной станции (узла): ЛК линейные комплекты для сопряжения каналов и устройств управления; M1, М2, ...Мn, N1, N2, ...Nn каналы или абонентские линии; СКстанционные комплекты для обеспечения функционирования оконечных аппаратов (питание микрофонов, посылка адресной информации и др.): ШК шнуровые комплекты.

II

Электросвя́зь («Электросвя́зь»,)

ежемесячный научно-технический журнал, орган министерства связи СССР и научно-технического общества радиотехники, электроники и связи им. А. С. Попова. Издаётся в Москве с 1933 (до 1938 выходил под названием «Научно-технический сборник по электросвязи»). Основные вопросы, освещаемые в журнале: радиосвязь, телефония, телеграфия и фототелеграфия, передача данных, телевидение, радиовещание, проводное вещание; многоканальная связь; автоматическая коммутация; аппаратура и оборудование систем связи; вопросы теории распространения электромагнитных колебаний, теории электрических цепей, теории информации и др. Тираж (1978) около 10 тыс. экз.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия

1969—1978