Способы построения систем и сетей связи. Эффективность систем связи

Понятие системы связи

Для обмена сообщениями между многими территориально разнесенными пользователями (абонентами) создают сети связи, обеспечивающие с установленным качеством и в заданное время передачу и распределение сообщений по заданным адресам. Всю совокупность сетей связи можно разделить на две группы: сети передачи индивидуальных сообщений и сети передачи массовых сообщений. Сети передачи индивидуальных сообщений классифицируются на телефонные общего пользования, телеграфные, факсимильные, передачи данных, сети связи с подвижными объектами.

Понятие «система» стало одним из наиболее распространенных в области радиотехники последних трех-четырех десятилетий. По используемым в качестве переносчиков типам колебаний физической среды и диапазону излучений волн системы подразделяются на сейсмические, акустические и электромагнитные (включая оптические). Любую техническую систему, действие которой основано на непосредственном использовании высокочастотных электромагнитных колебаний радиодиапазона для сбора, передачи, извлечения, обработки или хранения информации, называют радиотехнической системой (к ним относятся и телекоммуникационные системы). Упрощенную структуру построения системы связи можно представить в виде своеобразной пирамиды (рис. 1.4).

Фундаментом пирамиды служит элементная база, содержащая резисторы, катушки индуктивностей, конденсаторы, трансформаторы, диоды, транзисторы, микросхемы, микропроцессоры, резонансные цепи, монолитные фильтры, элементы СВЧ-техники и нр.

Рис. 1.4. Упрощенная структура построения системы связи

Из элементов составляют второй уровень пирамиды — электронные цепи (дифференцирующие и интегрирующие цепи, фильтры, формирующие цепи и пр.).

Узлы конструктивно и технологически объединяют в достаточно сложные радиотехнические цепи — каскады, автогенераторы, модуляторы, демодуляторы, преобразователи частоты, усилители сверхвысокой, высокой, промежуточной и низкой частоты и т.д.

Следующий уровень — блоки, к которым относят антенно-фидерный тракт, малошумящий СВЧ-усилитель приемника, каскады усиления мощности высокочастотных и СВЧ-колебаний, кодек, модем, линейный тракт приемника, устройство цифровой обработки принимаемого сигнала, систему управления и пр.

Наиболее сложный уровень пирамиды включает функционально законченные устройства — приемники, передатчики и другую аналогичную радиоаппаратуру, которые работают самостоятельно в составе различных радиосистем.

Вершиной пирамиды является система связи.

В теории связи в последнее время часто систему представляют в виде черного ящика. Система, которую представляют черным ящиком, рассматривается как имеющая «вход» для ввода информации и «выход» для отображения результатов работы, при этом происходящие в ходе работы системы процессы наблюдателю неизвестны. Предполагается, что состояние выходов функционально зависит от состояния входов. Метод черного ящика — метод исследования систем, когда вместо ее свойств и взаимосвязей составных частей изучается реакция системы как целого на изменяющиеся условия.

Описывают системы в виде черного ящика следующим образом (рис. 1.5):

• • система целостна и обособленна;
• • внешняя среда воздействует на систему (U — входы, причины);
• • система воздействует на внешнюю среду (Y— выходы, следствия);
• • выходы зависят от входов: Y = F(U).

В системах передачи информации сообщения, подлежащие передаче, поступают извне от каких-либо источников, и роль системы состоит в том, чтобы передать их получателю. Все системы связи начинаются с преобразо-

Рис. 1,5. Система как черный ящик

нагелей сообщений, задача которых — преобразовать поступающие сообщения в электрические сигналы, наиболее эффективные для передачи. На выходе приемника системы обычно также имеются преобразователи, выдающие сообщения в виде, удобном для получателя. Основной частью практически всех систем электросвязи является радиотехнический канал (радиоканал), состоящий из передающего и приемного устройства и линии связи. Обобщенная структурная схема радиоканала системы передачи информации (системы связи) показана на рис. 1.6.

Рис. 1.6. Обобщенная структурная схема радиоканала

Упрощенно передающим называют устройство, преобразующее сообщение в передаваемый сигнал, а приемным — устройство, преобразующее принятый сигнал в исходное сообщение. Важной частью радиоканала системы связи является линия связи (среда распространения), которая оказывает существенное влияние на достоверность и качество принимаемого сообщения.

Линией связи называют физическую среду (космическое пространство, свободное пространство — воздух в нейтральном или ионизированном состояниях, земную поверхность, морскую воду, волноводы, кабели, волоконно-оптические линии и пр.) и совокупность аппаратных средств, используемых для передачи сигналов от передатчика к приемнику.

Простейшая линия связи может представлять собой два провода, соединяющие передатчик и приемник. В этом случае речь идет о проводной, например телефонной, связи. Сейчас все чаще осуществляют связь и без проводов с помощью электромагнитных или световых волн (через световоды). В системах электросвязи линией связи является, как правило, область пространства, в котором распространяются электромагнитные волны от передающего устройства к приемному. Типичный вид радиолинии показан на рис. 1.7. Примером таких радиолиний являются линии сетей передачи сообщений массового характера (сети телевизионного и радиовещания). Радиолиния может содержать несколько промежуточных переприемных станций. Так строятся линии радиорелейных систем передачи. Отметим, что составными частями практически любой системы радио- и электросвязи являются также блоки питания, антенно-фидерные, вычислительные и другие устройства.

Основные задачи, решаемые системой связи при приеме информации:

• • обнаружение и различение сигналов на фоне помех;
• • качественное воспроизведение сообщения.

Рис. 1.7. Типичный вид радиолинии связи

Авторы: Сигов Александр, Нефедов Виктор