Материал: Системы передачи и обработки данных. курс лекций. Никитин Л.Н

Емкость нерайонированных телефонных сетей не превышает обычно 8000 номеров. Такие телефонные сети строятся в большинстве районных центров нашей страны.

С увеличением емкости ГТС нерайонированная сеть оказывается неэкономичной из-за большой протяженности абонентских линий, (эксплуатаци которых высока, а использование мало), а также высокой стоимости строительства. Повышение использования линейных сооружений может быть достигнуто районированием (децентрализацией станционного оборудования), которое рекомендуется производить, начиная с емкости 10000 номеров.

Рис. 3.4. Структурная схема нерайонированной ГТС

Рис. 3.5. Схема районированной ГТС без узла

При емкости ГТС от 10 000 до 50 000 номеров территория города делится на районы (рисунок выше, справа), обслуживаемые районными АТС (РАТС). Протяженность абонентских линии на районированной ГТС сокращается, так как АТС приближается к местам установки телефонных аппаратов. Районные АТС соединяют между собой линиями (СЛ) по принципу "каждая с каждой", при этом достигается более высокое использование пучков СЛ. Так как телефонное сообщение, возникающее на каждой РАТС, распределяется по небольшому числу направлений, пучки СЛ между РАТС получаются крупными.

Нумерация абонентских линий на таких ГТС пятизначная, первая цифра номера является кодом РАТС. С увеличением емкости районированной ГТС растет число РАТС, а следовательно, число пучков СЛ, что уменьшает их использование. При большом числе РАТС связь их по принципу "каждая с каждой" становится экономически нецелесообразной.

При емкости ГТС от 50 000 до 500 000 номеров сеть наиболее экономично строить с УВС. При таком построении ГТС делится на узловые районы, в каждом из которых может быть установлено несколько РАТС, соединяющихся между собой по принципу "каждая с каждой" (рис. 3.6). Связь между РАТС одного узлового района может осуществляться через УВС (см. рис. 3.6, узловой район 2). Для соединения между собой абонентов разных узловых районов в каждом из них устанавливается УВС.

Рис. 3.6. Схема районированной ГТС с УВС

Каждая РАТС телефонной сети соединяется с УВС других узловых районов сети исходящими, а со своим УВС - входящими СЛ. При наличии УВС на ГТС пучки СЛ от РАТС к УВС других узловых районов и от УВС к своим РАТС укрупняются. На районированных ГТС с УВС применяют шестизначную нумерацию, первая цифра является кодом узлового района, а вторая - кодом РАТС.

В настоящее время многие ГТС СССР построены с УВС. С ростом числа РАТС эффект узлообразования возрастает. При емкости ГТС более 500 000 номеров даже при наличии на сети УВС число пучков СЛ становится очень большим, емкость и использование их уменьшаются. В этом случае использование СЛ увеличивают образованием на районированной телефонной сети, кроме УВС - УИС. Территория города делится на миллионные зоны, каждая из которых может включать в себя до десяти узловых районов емкостью до 100 000 номеров каждый. Концентрируемая на УИС исходящая телефонна нагрузка по крупным пучкам СЛ поступает к УВС других узловых районов. Число и протяженность пучков СЛ значительно уменьшаются, а использование их возрастает.

В пределах узлового района РАТС соединяютс между собой по принципу "каждая с каждой", а с РАТС других узловых районов - через УИС и УВС.

На ГТС с УИС и УВС применяют семизначную нумерацию; первая цифра номера определяет код миллионной зоны, вторая - код узлового района, а третья - код РАТС.

Схема межстанционных связей на телефонной сети с УВС и УИС показана ниже. Связи между РАТС одного узлового района осуществляются по принципу "каждая с каждой" либо через УВС (на рис. 3.7 не показано).

Абонентские линии являются линиями двустороннего действия, т. е. по этой линии абонент вызывает станцию и станцию абонента. Соединительные линии между РАТС являются линиями одностороннего действия, поэтому для каждой РАТС необходимы два вида пучков СЛ - один для исходящей связи, второй - для входящей.

Для обслуживания телефонной связью крупных промышленных предприятий, учреждений, больниц, гостиниц в них организуется своя телефонная сеть, обслуживаема самостоятельной учрежденческо-производственной АТС (УПАТС). Какой-то части абонентов предоставляется возможность связи с абонентами городской телефонной сети. Для этого между УПАТС и ближайшей РАТС прокладывают соединительные линии, которые являются линиями одностороннего действия, при этом название линий - исходящие и входящие - принимаются относительно УПАТС. При исходящей связи абонент УПАТС набирает индекс выхода (цифра 9 или 0) на РАТС, после чего он может набрать номер любого абонента городской телефонной сети. Нумерация абонентов УПАТС может быть двух-, трех или четырехзначная в зависимости от емкости УПАТС. При полноавтоматической входящей связи с абонентами УПАТС нумерация абонентов входит в нумерацию городской телефонной сети.

Рис. 3.7. Схема районированной ГТС с УВС и УИС

Под системой нумерации понимают определенную комбинацию цифр, характеризующую телефонный адрес вызываемого абонента и передаваемую на телефонную станцию абонентом.

Общегосударственная автоматически коммутируемая телефонная сеть должна обеспечивать минимальную значность номера и неизменность системы нумерации в течение длительного периода (до 50 лет).

Нумерация может быть закрытой и открытой. Нумерация называется закрытой (единой), если абонент вызывается набором одного и того же номера независимо от места нахождени вызывающего пункта. При закрытой системе нумерации номер вызывающего абонента не зависит от вида связи - местной, зоновой или междугородной. Нумерация называется открытой, если зависит от вида связи: местной, зоновой или междугородной.

В ОАКТС принята открытая система нумерации с постоянными кодами. Междугородный номер абонента на сети страны содержит десять цифр и имеет структуру АВСабххххх, где АВС - постоянный трехзначный код зоны, аб - код местной сети или стотысячной группы абонентов, а последние пять цифр ххххх - пятизначный номер абонента. В соответствии с принятым в СССР зоновым принципом нумерации вся территория страны разделена на 166 телефонных зон с единой семизначной нумерацией абонентов.

При автоматической междугородной связи абонент в первую очередь набирает установленный (единый в СССР) индекс выхода на АМТС - цифру 8, а затем код зоны АВС и после этого семь цифр зонового абонентского номера. При вызове абонентов ГТС областного центра с пятизначной или шестизначной местной нумерацией местный номер абонента должен дополняться до зонового (семизначного) соответственно цифрами 22 или 2. При вызове абонентов ГТС областного центра, где не организована зона (нет АМТС), временно допускается дополнять нулями местный номер абонента до зонового. Например, при вызове абонента г. Нальчика необходимо набрать: 8 866 00 2 48 26.

В качестве А могут быть использованы все цифры, кроме 1 и 2, а в качестве В и С - любые цифры. Первая цифра абонентского номера не может быть 8 и 0 при семи-шести-пятизначной нумерации.

При внутризоновой связи вместо АВС набирается цифра 2 (т. е. 82 аб ххххх), которая является внутризоновым кодом. В качестве а могут быть использованы цифры кроме 8 и 0, а в качестве б - любые цифры.

На ГТС нашей страны, как правило, применяют закрытую систему нумерации. Число знаков в номере абонента зависит только от емкости ГТС. Если на ГТС принята семизначная нумерация, то местный и зоновый номера совпадают (например, ГТС Москвы, Ленинграда, Киева). При автоматической международной телефонной связи абонент должен набрать: цифры 8, 10, международный номер (где 10-индекс выхода на автоматическую международную телефонную сеть). Полный международный номер вызываемого абонента может иметь 11-12 знаков.

Абонентские и соединительные линии и повышение их использования. Абонентские линии представляют собой наименее используемую часть сооружений ГТС, а затраты на них составляют около 30 % общих затрат на линейные сооружения. Поэтому необходимы способы повышения использования этих индивидуальных линий. Наибольшее распространение получило спаренное включение двух телефонных аппаратов в одну абонентскую линию. При этом каждый из аппаратов имеет самостоятельный номер. Для спаренного включения ранее применяли релейные блокираторы. В настоящее время используют диодно-транзисторные приставки, смонтированные непосредственно в телефонной розетке.

К недостаткам спаренного включения относятся: невозможность одновременного ведения разговора, перехват вызова одного абонента другим, если последний снимает микротелефонную трубку первым, сложность предоставления междугородных переговоров, невозможность связи между спаренными телефонными аппаратами.

В настоящее время для коллективного включения двух аппаратов в одну абонентскую линию применяют абонентскую высокочастотную установку (АВУ). В данном случае разделение цепей происходит по частоте, поэтому при включении двух аппаратов с АВУ оба абонента могут пользоваться связью одновременно, а не поочередно.

Во избежание усложнения абонентской проводки спаренное включение допускается только дл телефонных аппаратов квартирного сектора, расположенных в непосредственной близости один от другого.

Экономического эффекта от широкого применения спаренного включения аппаратов на ГТС достигают только при большой протяженности абонентских линий. С увеличением телефонной плотности ГТС длина абонентских линий сокращается и, следовательно, экономическая целесообразность спаренного включения уменьшается. Однако на нерайонированный ГТС, а также при большой протяженности абонентских линий спаренное включение будет применяться еще длительное время (например, на СТС).

Снижение затрат на абонентские линии достигается использованием телефонных подстанций на ГТС, которые следует рассматривать как децентрализацию коммутационного оборудования, т. е. приближение части РАТС к месту установки телефонных аппаратов. Подстанции представляют собой часть оборудования РАТС, установленного в отдельном помещении вблизи места сосредоточения аппаратов абонентов. Подстанция с "опорной" РАТС соединяется пучком исходящих и двум пучками входящих СЛ (для местной и междугородной связи), число которых значительно меньше числа абонентских линий. Нумерация абонентов подстанции входит в нумерацию "опорной" РАТС.

Применение подстанций значительно снижает затраты на магистральные кабели абонентской сети. В настоящее время на телефонных сетях широко применяют подстанции ПСК-1000.

Межстанционные соединительные линии являются важнейшей частью тракта на ГТС. На районированных ГТС, особенно в крупных городах, расход кабеля на межстанционные связи может превышать расход кабеля на абонентские линии. Поэтому большое значение имеет увеличение использования СЛ. Одним из способов такого увеличения является укрупнение пучков линий рациональным построением ГТС - узлообразованием. Другой способ - применение различных систем передачи - аппаратуры высокочастотного телефонирования КРР "KAMA", позволяющей по одной паре кабеля передавать одновременно 30 телефонных разговоров, и аппаратуры с импульсно-кодовой модуляцией ИКМ-30.

В настоящее время разработаны новые принципы построения телефонных сетей, в основу которых положено объединение систем передачи и коммутации на основе импульсно-кодовой модуляции. Такое построение телефонных сетей называется единой системой "уплотнение - коммутация", а ГТС, построенные по этому принципу, называются интегральными телефонными сетями [6].

4. Системы беспроводной связи

4.1. Истоки радиосвязи

Термин «радио» (от лат. radius, radiare, radio – испускать, облучать, излучать во все стороны) впервые ввел в обращение известный английский физик - химик В. Крукс (1832–1919). В вакуумной трубке, используя коромысловые весы в 1873 г. он измерил атомный вес открытого им же элемента талия и обнаружил нарушение балансировки высокоточного инструмента при возникновении теплового облучения. Чуть позже было подмечено аналогичное влияние светового излучения. На основе открытия был сконструирован измерительный прибор – «радиометр».

Впоследствии появились и другие приборы, содержащие в наименовании приставку «радио». К наиболее известным относится «радиокондуктор» (радиопроводник), предложенный французским физиком Э. Бранли (1844– 1940) для обнаружения электромагнитных колебаний в лабораторных условиях.

Строго говоря, практическая эра радиосвязи берет свой отсчет с 1883 г., когда Эдисон открыл эффект распыления вещества нити накаливания в электрической лампе, названный затем «эффектом Эдисона». Пытаясь продлить срок службы созданной им ранее лампы с угольной нитью введением в ее вакуумный баллон металлического электрода. При этом он обнаружил, что если приложить к электроду положительное напряжение, то в вакууме между этим электродом и нитью протекает ток. Это явление, которое было единственным фундаментальным научным открытием великого изобретателя, лежит в основе всех электронных ламп и всей электроники до транзисторного периода. Им были опубликованы материалы по так называемому эффекту Эдисона, и был получен соответствующий патент. Однако Эдисон не довел свое открытие до конечных результатов.

В 1868 г., когда А.С. Попову исполнилось только 9 лет, а Г. Маркони еще не родился, Махлон Лумис (1826–1886) г.г. продемонстрировал группе американских конгрессменов и ученых работу прототипа линии беспроводной связи протяженностью примерно 22 км. Воздушные змеи поднимали провода на высоту около 190 м. На приемной стороне в провод был включен гальванометр. Когда на передающей стороне провод соединялся с землей, на приемной стороне ток в проводе резко изменялся, вызывая отклонение стрелки гальванометра. В экспериментах Лумиса впервые в радиосвязи были применены высоко поднятые над землей передающая и приемная антенны.

Результаты экспериментов позволили М. Лумису в 1868 г. в письме к брату написать: «Международная беспроводная связь является первой из открывающихся захватывающих возможностей. Такая связь может быть создана, если научиться использовать атмосферное электричество».

В 1869 г. Лумис обратился к правительству США с просьбой о выделении 50000 долларов на создание трансатлантического беспроводного телеграфа. В записке, направленной Лумисом в Конгресс, он дал следующее пояснение того, как работает предлагаемая им система беспроводной связи: «Вызванные колебания или волны, распространяясь от источника возмущения вдоль поверхности Земли подобно волнам в озере, достигают удаленный пункт и вызывают колебания в другом проводнике, которые могут быть обнаружены индикатором. Индикатор отмечает длительность возникших в этом проводнике колебаний и преобразует принятый сигнал в знаки, соответствующие посланному сообщению». Это пояснение полностью соответствует современным представлениям о работе систем радиосвязи. То, что в 1868 г.

М. Лумис объяснял действие своей системы, говоря о распространении радиоволн вдоль поверхности Земли, поразительно. Ведь только через 19 лет (в 1887 г.) были проведены знаменитые эксперименты Генриха Герца, доказавшие реальность радиоволн, существование которых следовало из теории Дж. К. Максвелла. Об этой, ещё никем не признанной теории, созданной в середине 1860-х годов, Лумис, конечно же, ничего знать не мог.

В 1872 г. в одной из своих лекций М. Лумис утверждал, что в будущем, на основании научных знаний, станет возможным, используя неиссякаемый источник атмосферного электричества, не только посылать сообщения с одного континента на другой без использования кабеля и искусственных батарей, но и изменять климат на Земле. В том же году он направил заявку на изобретение системы беспроволочного телеграфа в Комитет по патентам, и 30 июля 1872 г. М. Лумису был выдан первый в мире патент (№ 129971) на систему беспроводного телеграфа.

В конце жизни, будучи тяжело больным и размышляя о своей горькой судьбе, он писал: «Я не открыл новый мир, но я хотел вторгнуться туда. За свои попытки я заслужил только бедность, презрение, неприятие моих идей и полное забвение. Однако я верю, что в отдаленном будущем, когда мои открытия будут разработаны более полно, общество вспомнит того, кто в этом деле был пионером. Документы Конгресса без сомнения подтвердят, что приоритет принадлежит мне». Исторической справедливости ради следует подчеркнуть, что идея Лумиса, несмотря на ее привлекательность, не нашла своего практического применения. Необходимо было время для осмысления его идеи не только в философском, но и технологическом плане, т. е. готовности изобретателя представить обществу действующее оборудование, реально воплощающее в жизнь декларируемые возможности. Таким изобретателем, практически воплотившим идеи М. Лумиса в повседневную жизнь людей, явился российский ученый, преподаватель – А. С. Попов [5].