Электросвязь

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
(перенаправлено с «Телекоммуникационная сеть»)
Перейти к навигации Перейти к поиску

Электросвя́зь — разновидность связи, способ передачи информации с помощью электромагнитных сигналов, например, посредством тока по металлическим кабелям, излучения в оптическом диапазоне (в атмосфере или по волоконно-оптическому кабелю), излучения в радиодиапазоне.

Принцип электросвязи основан на преобразовании сигналов сообщения (звук, текст, оптическая информация) в первичные электрические сигналы. В свою очередь, первичные электрические сигналы при помощи передатчика преобразуются во вторичные электрические сигналы, характеристики которых хорошо согласуются с характеристиками линии связи. Далее посредством линии связи вторичные сигналы поступают на вход приёмника. В приёмном устройстве вторичные сигналы обратно преобразуются в сигналы сообщения в виде звука, оптической или текстовой информации.

В конце XIX века, с новаторских открытий Николы Теслы и Александра Попова, началось развитие беспроводной связи. Другими первопроходцами в данной области являются: Чарльз Уитстон и Самюэл Морзе (телеграф), Александр Грэхем Белл (телефон), Эдвин Армстронг и Ли де Форест (радио), Джон Бэрд, Владимир Зворыкин, Семён Катаев (телевидение).

Количество переданной информации через двухсторонние мировые сети постоянно возрастает. Под руководством Мартина Гилберта, учеными университета Южной Калифорнии были проведены исследования и анализ хранения, обработки и передачи информации за 1986—2007 года[1]. В частности было выявлено, что суммарные запасы данных всего человечества оценивались в тот период примерно в 295 эксабайт[1]. В настоящее время цифровое хранение информации доминирует над аналоговым, хотя до 2002 года человечество хранило информацию в основном в аналоговой форме[1]. В 2007 году посредством радио и телевидения было передано примерно 1,9 зеттабайт информации (что эквивалентно прочтению каждым человеком примерно 174 газет в день), а персональное общение людей достигло примерно 65 эксабайт (соответствует пересказу каждым человеком содержания примерно 6 газет в день)[1].

С учётом данного роста, электросвязь играет всё большую роль в развитии мировой экономики. Сектор мировой телекоммуникационной индустрии составил в 2012 году около 4,7 триллиона долларов[2][3]. Выручка крупнейших телекоммуникационных компаний в России на 2011 год составила более 1 триллиона 240 миллиардов рублей[4], что составляет 2,28 % ВВП России[5].

Количество переданной информации

(персональное общение)[1]

Дата
Количество информации
1986 281 петабайт
1993 471 петабайт
2000 2,2 эксабайт
2007 65 эксабайт

Этимология[править | править код]

Слово «электросвязь» происходит от нов.-лат. electricus и др.-греч. ἤλεκτρον (электр, блестящий металл; янтарь)[6] и глагола «вязать». Синонимом является слово «телекоммуникации» (англ. telecommunication, от фр. télécommunication), употребляемое в англоговорящих странах[7]. Слово télécommunication, в свою очередь, происходит от греческого tele- (τηλε-) — «дальний» и от лат. communicatio — сообщение, передача (от лат. communico — делаю общим)[8], то есть значение этого слова включает в себя и неэлектрические виды передачи информации (с помощью оптического телеграфа, звуков, огня на сторожевых башнях, почты).

Классификация электросвязи[править | править код]

Электросвязь является объектом изучения научной дисциплины теория электрической связи[9].

По виду передачи информации все современные системы электросвязи условно классифицируются на предназначенные для передачи звука, видео, текста.

В зависимости от среды передачи выделяют проводную связь, волоконно-оптическую связь и радиосвязь.

В зависимости от назначения сообщений виды электросвязи могут быть квалифицированы на предназначенные для передачи информации индивидуального и массового характера.

По временным параметрам виды электросвязи могут быть работающими в реальном времени либо осуществляющими отложенную доставку сообщений.

Основными первичными сигналами электросвязи являются: телефонный, звукового вещания, факсимильный, телевизионный, телеграфный, передачи данных.

Типы связи[править | править код]

В зависимости от инженерного способа организации линии связи разделяются на:

  • спутниковые;
  • воздушные;
  • наземные;
  • подводные;
  • подземные.

В зависимости от того, подвижны источники/получатели информации или нет, различают стационарную (фиксированную) и подвижную связь (мобильную, связь с подвижными объектами — СПО).

В зависимости от типа передаваемого сигнала различают аналоговую и цифровую связь.

  • Аналоговая связь — это передача непрерывного сигнала.
  • Цифровая связь — это передача информации в дискретной форме (цифровом виде). Цифровой сигнал по своей физической природе является аналоговым, однако передаваемая с его помощью информация определяется конечным набором уровней сигнала. Для обработки цифрового сигнала применяются численные методы.

Дискретные сообщения могут передаваться аналоговыми каналами и наоборот. В настоящее время цифровая связь вытесняет аналоговую (происходит оцифровка), поскольку аналоговые сигналы перед отправкой могут быть преобразованы в дискретные и после приема восстановлены без существенных потерь. Условия, обеспечивающие возможность такого преобразования, задаются теоремой Котельникова.

Сигнал[править | править код]

Основная статья: Аналоговый сигнал

Аналоговый сигнал — физическая величина, изменение (модуляция) которой в пространстве и во времени отображает передаваемое сообщение. Например, изменения напряжения (или тока, частоты, фазы и т. п.) отражают процесс речи. Аналоговый сигнал имеет следующие характеристики:

Объёмом сигнала является произведение V = FHT. В процессе передачи сигнала могут происходить изменения измерений как с сохранением объёма, так и без. Это происходит вследствие следующих преобразований сигнала:

  • Ограничение — изъятие из передачи одной или нескольких частей сигнала без сохранения информации, которая содержалась в изъятых частях. Например, ограничение речевого канала диапазоном 300—3400 Гц (канал тональной частоты).
  • Трансформация — изменения одного или нескольких измерений за счёт изменения другого или других измерений с сохранением неизменного объёма (как у кубика пластилина). Например, уменьшить время передачи можно, увеличив ширину спектра сигнала или динамический диапазон, либо и то, и другое.
  • Компандирование — включает два процесса, от которых пошло название: компрессия (сжатие) и экспандирование (расширение). На передающей стороне происходит сжатие сигнала в одном или нескольких измерениях, на приёмной — восстановление. Например, «выкусывание» пауз в речи на передающей стороне и восстановление на приёмной.

Линия связи[править | править код]

Цепь связи — проводники или оптоволокно, используемые для передачи одного сигнала. В радиосвязи то же понятие имеет название ствол. Различают кабельную цепь — цепь в кабеле и воздушную цепь — подвешена на опорах.

Линия связи (ЛС) в узком смысле — физическая среда, по которой передаются информационные сигналы аппаратуры передачи данных и промежуточной аппаратуры. В широком смысле — совокупность физических цепей и (или) линейных трактов систем передачи, имеющих общие линейные сооружения, устройства их обслуживания и одну и ту же среду распространения[10]. Линия содержит одну и более цепей связи (стволов). Сигнал, действующий в линии, называется линейным. Различают два основных типа ЛС:

  • линии в атмосфере (радиолинии, РЛ);
  • направляющие линии передачи (линии связи).

Тракт — совокупность оборудования и среды, формирующих специализированные каналы, имеющие определённые стандартные показатели: полоса частот, скорость передачи и т. п.

Канал связи[править | править код]

Основная статья: Канал связи

Для обеспечения эффективного использования цепей связи на них с помощью каналообразующего оборудования (КОО) организуются каналы связи. В некоторых случаях линия, цепь связи и канал связи совпадают (одна линия, одна цепь и один канал), в некоторых канал состоит из нескольких линий/цепей (как последовательно, так и параллельно). Каналы могут вкладываться друг в друга (групповой канал). Сигнал, «содержащий» несколько индивидуальных каналов, называется групповым сигналом. Каналы можно разделить на непрерывные (аналоговые) и дискретные (цифровые).

Каналы связи по направлению передачи подразделяются на:

  • симплексные — то есть допускающие передачу данных только в одном направлении, пример — радиотрансляция, телевидение;
  • полудуплексные — то есть допускающие передачу данных в обоих направлениях поочерёдно, пример — рации;
  • дуплексные — то есть допускающие передачу данных в обоих направлениях одновременно, пример — телефон.

Разделение (уплотнение) каналов[править | править код]

Создание нескольких каналов на одной линии связи обеспечивается с помощью разнесения их по частоте, времени, кодам, адресу, длине волны:

Возможно комбинировать методы, например ЧРК+ВРК и т. п.

Оборудование[править | править код]

Телекоммуникационное оборудование:

Сеть связи[править | править код]

Сеть (система) электросвязи — совокупность терминальных устройств, линий связи и узлов связи, функционирующих под единым управлением. Например: компьютерная сеть, телефонная сеть.

В общем виде в систему связи входят:

  • терминальное оборудование: оконечное оборудование, терминальное устройство (терминал), оконечное устройство, источник и получатель сообщения;
  • устройства преобразования сигнала (УПС) с обоих концов линии.

Терминальное оборудование обеспечивает первичную обработку сообщения и сигнала, преобразование сообщений из вида, в котором их предоставляет источник (речь, изображение и т. п.) в сигнал (на стороне источника, отправителя) и обратно (на стороне получателя), усиление и т. п.

Устройства преобразования сигнала могут обеспечивать защиту сигнала от искажений, формирование канала (каналов), согласование группового сигнала (сигнала нескольких каналов) с линией на стороне источника, восстановление группового сигнала из смеси полезного сигнала и помех, разделение его на индивидуальные каналы, обнаружение ошибок и коррекцию на стороне получателя. Для формирования группового сигнала и согласования с линией используется модуляция.

Линия связи может содержать такие устройства преобразования сигнала, как усилители и регенераторы. Усилитель просто усиливает сигнал вместе с помехами и передаёт дальше, используется в аналоговых системах передачи (АСП). Регенератор («переприёмник») — производит восстановление сигнала без помех и повторное формирование линейного сигнала, используется в цифровых системах передачи (ЦСП). Усилительные/регенерационные пункты бывают обслуживаемыми и необслуживаемыми (ОУП, НУП, ОРП и НРП соответственно).

В ЦСП терминальное оборудование называется ООД (оконечное оборудование данных, DTE), УПС — АКД (аппаратура окончания канала данных или оконечное оборудование линии связи, DCE). Например, в компьютерных сетях роль ООД выполняет компьютер, а АКД — модем.

Стандартизация[править | править код]

Стандарты в мире связи исключительно важны, так как оборудование связи должно уметь взаимодействовать друг с другом. Существует несколько международных организаций, публикующих стандарты связи. Среди них:

Кроме того, нередко стандарты (как правило, де-факто) определяются лидерами индустрии телекоммуникационного оборудования.

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. 1 2 3 4 5 «The World’s Technological Capacity to Store, Communicate, and Compute Information», Martin Hilbert and Priscila López (2011), Science, 332(6025), 60-65; free access to the study through here: martinhilbert.net/WorldInfoCapacity.html
  2. Worldwide Telecommunications Industry Revenues Архивная копия от 28 марта 2010 на Wayback Machine, Internet Engineering Task Force, June 2010.
  3. Introduction to the Telecommunications Industry, Internet Engineering Task Force, June 2012.
  4. CNews Analytics. CNews Telecom 2012: Крупнейшие телекоммуникационные компании России. — CNews, 2012.
  5. Рост ВВП РФ в 2011 году составил 4,3% (недоступная ссылка). ФГУП РАМИ «РИА Новости» (31.01.2012). Дата обращения 21 ноября 2012. Архивировано 22 января 2015 года.
  6. Макс Фасмер. Этимологический словарь русского языка = Russisches etymologisches Worterbuch / перевод с немецкого и дополнения О. Н. Трубачева. — 2-е, стереотипное. — М.: Прогресс, 1986. — Т. 1—4. — 50 000 экз.
  7. Jean-Marie Dilhac. From tele-communicare to Telecommunications (англ.) (2004).
  8. Telecommunication, tele- and communication, New Oxford American Dictionary (2nd edition), 2005.
  9. К.К. Васильев, В.А. Глушков, А.В. Дормидонтов, А.Г. Нестеренко. Теория электрической связи: учебное пособие / под общ. ред. К.К. Васильева. — Ульяновск: УлГТУ, 2008. — 452 с.
  10. ГОСТ 22348

Литература[править | править код]

  • Системы и сети передачи информации, Москва, «Радио и Связь», 2001;
  • 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.

Ссылки[править | править код]