Введение в учебную дисциплину

    Сигналы U(t) от одного или нескольких источников сообщений поступают на устройство обработки информации УОИ. В разных системах связи устройства обработки информации выполняют разные функции. Например в многоканальных системах связи в УОИ проводится объединение сообщений в общий сигнал и фильтрация этого сигнала, в цифровых системах связи  проводятся операция мультиплексирования,  кодирования сигналов и пр.
    Обработанные сигналы проходят в модулятор (Мод). Модуляция  - это изменение параметров переносчиков информации (радио или оптических волн) по заданному закону (сообщениями). Существует три основные вида модуляции: амплитудная (АМ), частотная (ЧМ) и фазовая (ФМ), - каждая из которых имеет большое число вариантов.  Модуляция сигналов в радиосистемах обычно осуществляется на стандартной промежуточной частоте. Это, как правило, проще выполнить и, кроме того, позволяет строить модуляторы независимые от диапазона частот передачи информации. Для обеспечения работы системы радиосвязи в заданном диапазоне частот применяется передатчик (Пд), который преобразует модулированный сигнал промежуточной частоты в сигнал рабочей частоты.
     Модуляция  в оптических системах связи проводится непосредственно на оптическом  сигнале и модулятор совмещен с передатчиком.
    Оптические или радиоволны излучаются при помощи антенны в окружающее пространство (среду распространения) и улавливаются антенной приемной части системы связи.  В процессе передачи сигнала он подвергается искажениям, воздействию шумов и помех. Этому способствуют случайные процессы, проходящие в среде распространения, мешающие влияния других источников информации, внешние шумы искусственного и естественного характера, факторы технического несовершенства самой аппаратуры связи и пр. Вследствии этого принятый и обработанный приемными устройствами сигнал U'(t) будет отличаться от переданного U(t). Понятно, что задачей системы связи является минимизация  этих различий.

    Все связные системы можно разделить на две большие группы. Одна группа представляет собой проводные системы, в которых среда распространения представляет собой  провода и электрические или оптические кабели. Строительство таких систем связано с длительными и дорогостоящими согласованиями в различных инстанциях и сложными прокладочными работами: установкой опор, рытьем траншей, организацией подводных переходов, пересечение транспортных коммуникаций, внутренняя разводка проводов и кабелях в зданиях и пр. Строительство затягивается на долгое время, в течении которого отсутствует какой-либо доход. Причем, при проектировании проводных систем необходимо заложить некоторую избыточность в технические параметры (значит, и в финансовые вложения) для возможности будущих усовершенствований. Затруднена защита проводных коммуникаций от стихийных бедствий, терроризма, вандализма и пр., которую нужно обеспечивать на всей протяженности системы. Поэтому, стоимость строительства и эксплуатации проводных систем в мире, особенно на небольших расстояниях, многократно увеличивается в последние годы и это обстоятельство инициирует стремительное развитие беспроводных технологий.
    Беспроводные системы (радио и оптические) позволяют вводить в строй телекоммуникационные структуры за очень короткое время (в десятки и сотни раз меньшие, чем проводные), получая быстрою экономическую отдачу. Беспроводные системы могут вводиться в эксплуатацию постепенно (проводная же система очень часто требует создания всей инфраструктуры единовременно). Начало получения доходов в беспроводных системах совпадает с запуском первого фрагмента, и дальнейшее развитие системы, фактически, финансируется самими пользователями. Кроме того, положительный пример в виде быстро развернутой, функционирующей структуры, позволяет, в обмен на будущие льготы, привлечь и средства будущих абонентов. Это резко снижает вероятность финансовых потерь и позволяет более уверенно вкладывать инвестиции в проекты. При одновременном начале работ, полной окупаемости беспроводной системы можно достичь раньше, чем будет запущена проводная.Однако, в каждом конкретном случае нужны тщательные расчеты для определения экономической эффективности системы связи. К примеру, экономически выгодны волоконно-оптические системы связи большой протяженности, позволяющие передавать практически неограниченные объемы информации, недостигаемые для других систем связи. Выгодно применять воздушные волоконные кабели, подвешиваемые на существующие телефонные или телеграфные опоры или опоры линий электропередач.
    В тоже время существуют беспроводные вставки в проводные системы, позволяющие легко и дешево преодолевать различные естественные или искусственные преграды. Разработано множество разновидностей беспроводных телекоммуникационных систем, на эксплуатацию которых не требуется каких-либо разрешений и согласований.
   Системы беспроводной связи можно классифицировать по различным признакам: по рабочему диапазону частот, по физическим процессам в среде распространения, по назначению, по пропускной способности, по видам передаваемых сигналов и пр. Важнейшей тенденцией в развитии современных систем связи является повсеместный переход с аналоговых методов передачи сигналов к цифровым методам. При этом информация преобразуется в двоичные цифровые последовательности, представляемые нулями и единицами. Передача информации таким методам позволяет не только повысить надежность передачи, но и уменьшить затраты на производство и эксплуатацию оборудования, а применение эффективных цифровых алгоритмов обработки сигналов - существенно повысить пропускную способность систем связи.
 

системы связи с использованием искусственных спутников Земли (ИСЗ);
системы связи с использованием оптического волокна (ВОЛС);
наземные системы микроволновой радиосвязи (радиорелейные системы - РРС);
системы распределения информации.

    Для связи на небольшие расстояния (до нескольких десятков километров) в массовом масштабе преимущественное развитие получают системы доступа и распределения информации. К таким системам относятся узкополосные и широкополосные системы радиосвязи, а также атмосферные оптические телекоммуникационные системы открытого распространения.
    Радиосистемы подразделяются по современной терминологии на узкополосные и широкополосные. Различие заключается, прежде всего, в структуре применяемых несущих колебаний. Традиционные радиосредства, которые и относятся к группе узкополосных, используют в качестве несущего сигнала одночастотные гармонические колебания. Для обеспечения возможности работы многих пользователей в выделенных диапазонах частот в таких системах стремятся сделать полосу частот передаваемых сигналов как можно меньше. В широкополосных системах связи в качестве несущих колебаний применяются широкополосные псевдослучайные сигналы. При этом сигнал каждого пользователя занимает весь выделенный участок диапазона частот, а распознавание отдельных сигналов проводится по кодовым признакам.
    К характерной особенности современных радиосредств можно отнести переход на все более высокочастотные участки радиодиапазона от 2 до 100 ГГц. При этом обеспечивается передача достаточно больших объемов информации на расстоянии прямой видимости. При этом частоты нижних участков диапа-зона проходят через атмосферу лучше и, к примеру, в диапазоне 2 ГГц могут перекрыть расстояние вплоть до 90 км, а радиосистема с той же мощностью передатчика в диапазоне 38 ГГц обеспечит протяженность не более чем 5-7 км.
    Одно из названий наземных систем работающих в диапазонах 2-100 ГГц - микроволновая связь. К ним относятся радиорелейные линии и сети связи прямой видимости, системы распределения информации, радиомосты и некоторые сотовые структуры.
    Современная аппаратура для радиорелейных линий и сетей связи прямой видимости выпускается на диапазоны частот 2, 4, 6, 8, 11, 13, 15, 17, 23, 27, 38 ГГц и выше. Несколько десятков фирм в мире, таких как Ericsson, Siemens, Nokia, Nera, Harris, MRC, Alcatel и др. производят сотни вариантов оборудования для микроволновой связи. В последние годы, в России, так же развернуто производство цифровых радиорелейных систем связи  малой и средней емкости: Радан, Радиан, Радиус, Эриком, «Бист», Sandra, Просвет, Перевал - вот малая часть названий оборудования отечественного производства (www.vestnik-sviazy.ru/archive).
    Оптические системы связи открытого распространения, разработанные в последние годы, подразделяются на инфракрасные и лазерные. Эти системы позволяют передавать значительные объемы информации на малые расстояния  (сотни и тысячи метров). Небольшая дальность объясняется влиянием тумана, дождя, снега, смога, града и различных естественных и искусственных препятствий. Лучшие системы позволяют передавать цифровые потоки со скоростью 155 Мбит/с на расстояние до 4-5 км при любых погодных условиях (например, систе-мы Canobeam, Lightpoint), концентрируя сигнал в чрезвычайно плотный луч и применяя автоматический поиск и юстировку системы, которая удерживает луч света в апертуре антенны (www.canon.com, www.lightpointcom.com). К важнейшему преимуществу инфракрасного и лазерного оборудования можно отнести то, что оно применимо везде, без всяких лицензий или разрешений в отличие от других систем.
.
 

Начало