16.2. Связь населенных пунктов
Связь относится к тем общим условиям общественно-производственного процесса и средствам труда, без которых процесс производства или совершенно невозможен, или может происходить в несовершенном виде.
Основное назначение связи – обеспечить наиболее полное и высококачественное удовлетворение потребностей в услугах связи населения, всех отраслей народного хозяйства и обороны государства.
Средства связи имеют первостепенное значение для осуществления технического перевооружения народного хозяйства, широкого применения кибернетики, электронных счетно-решающих и управляющих устройств на предприятиях и в сфере управления.
Связь применяется во всех видах человеческой деятельности. Отрасль связи состоит из ряда подотраслей: городская телефонная связь, междугородная связь и передача данных, телерадиовещание, почтовая связь.
Телефонной сетью называется комплекс линейных сооружений, станционных и абонентских устройств, предназначенных для осуществления телефонной связи. По назначению и условиям организации связи телефонные сети подразделяются на городские, сельские и междугородние.
Городская телефонная сеть обеспечивает осуществление связи абонентов между собой в пределах города и выход на междугородную сеть для связи с любым абонентом страны или другого государства.
Все телефонные сети взаимодействуют между собой и образуют общую сеть связи страны, с помощью которой связаны между собой все населенные пункты. Телефонная сеть обеспечивает диалог абонентов, позволяет передавать телефонограммы, телеграммы, фототелеграммы, а также машинные данные. В последнее десятилетие телефонная сеть успешно используется для телесигнализаций в системах пожарной охраны, медицинской службы, охраны квартир и т.д.
Кроме телерадиосвязи существуют другие виды связи, в том числе новые, специфичные.
Почтовая связь. Производственная деятельность почтовой связи заключается в приеме от отправителей, обработке, пересылке и доставке адресатам письменной корреспонденции, посылок, денежных переводов, периодических изданий.
В соответствии со специальными договорами и соглашениями предприятия связи выполняют операции сберегательных касс, сбор и сдачу в государственный банк денежной выручки железнодорожных станций, потребительской кооперации.
Почтовая связь выполняет и другие функции: предоставляет услуги электросвязи, доставляет на дом пенсии и пособия, товары, заказанные жителями сел и деревень через Посылторг, пересылает учебную документацию и контрольные работы студентов заочной формы обучения, книги по межбиблиотечному обмену. Предприятия связи оказывают также дополнительные услуги населению по упаковке посылок и бандеролей, написанию адресов на почтовых конвертах, отправлениях, рассылке и доставке рекламных материалов и т.д.
Главная задача почтовой связи – наиболее полное удовлетворение потребностей населения и народного хозяйства в услугах связи на основе развития сети предприятий связи, расширения и применения современных видов почтового транспорта, механизации и автоматизации производственных процессов, внедрения новых форм организации труда.
Телефонная связь. Среди других видов связи телефонная является важнейшей по оперативности, удобству пользования и объему передаваемой информации. При этом удельный вес информации, передаваемой с помощью телефонной связи, в сравнении с другими способами передачи постоянно и интенсивно нарастает. В связи с этим уделяется большое внимание развитию и совершенствованию сети телефонной связи.
Процесс развития и совершенствования коммутационной техники за столетний период развития прошел ряд этапов, на которых были созданы различные системы автоматических телефонных станций (АТС), которые в настоящее время именуют поколениями АТС.
Первое поколение АТС именуются декадно-шаговыми. Они основаны на применении достаточно сложных электромеханических устройств - искателей и имеют сравнительно простой принцип управления их действием.
Декадно-шаговые АТС, в отличие от других систем, характеризуются использованием в качестве основных коммутационных приборов шаговых и декадно-шаговых искателей типа ШИ и ДШИ.
Однако декадно-шаговые АТС имеют существенные технические и экономические недостатки и не в полной мере удовлетворяют требованиям, предъявляемым к средствам связи, поэтому в настоящее время такое оборудование не выпускается и на сетях связи не внедряется. АТС этих типов заменяется более современными типами цифровых станций. Ко второму поколению телефонных станций относятся координатные АТС.
Координатные АТС типа АТСК используются на нерайонированных и районированных городских телефонных сетях ГТС, а также на районированных ГТС с узлами входящего и исходящего сообщения (ГТС с УВС и УИС). Существуют станции видов: АТСК 50/200М, АТСК 100/2000, АТСК 100/2000У, УПАТС 100/400. Емкость ступени абонентского искания АТСК принята кратной тысяче. Возможно построение станций емкостью как до 10 000 номеров, так и большей емкости. Возможно также построение станций емкостью, кратной сотне.
Координатные АТС характеризуются использованием более совершенных коммутационных устройств - многократных координатных соединителей, но используют более сложный принцип управления их действием. Координатные АТС также являются морально устаревшим оборудованием, т.к. не соответствуют требованиям, как по техническим, так и по экономическим показателям. Вместе с тем по мере роста телефонных сетей возникают и новые требования в отношении качества передачи информации, создания дополнительных удобств (дополнительных видов обслуживания абонентов (ДВО), повышения надежности и экономичности оборудования). Все это выдвинуло задачу перехода на системы АТС нового поколения – квазиэлектронные (АТСКЭ) и электронные.
На АТСКЭ используется электронное управляющее устройство и коммутационное поле на базе герконовых реле, герконовых и ферридовых соединителей, малогабаритных быстродействующих реле ESK, имеющих параметры, близкие к параметрам электронных элементов.
Особенностями АТСКЭ являются: малые эксплуатационные расходы; высокая надежность и срок службы; широкие климатические возможности, а значит малые расходы на различное вспомогательное оборудование; малое потребление электрической энергии; небольшие масса и габариты и, следовательно, меньше занимаемая площадь помещений; высокая скорость установления соединений; снижение производственных расходов за счет автоматизации производства и использования более совершенной технологии; возможность предоставления абонентам дополнительных видов обслуживания; уменьшение объема монтажных и пусконаладочных работ.
В настоящее время в Украине и за рубежом интенсивно внедряются различные по назначению и емкости квазиэлектронные АТС: “Изумруд”, АТСКЭ-100, “Исток”, “Квант”, “Кварц”; ESSN1, ESSN2 (США); ТХЕ1, ТХЕ3, PENTEX (Англия); АКЕ-12, АКЕ-13 (Швеция); МИНИМАТ-100, МИНИМАТ-800 (Финляндия); ESK-400, ESK-1000 (ФРГ); ПЕРИКЛ (Франция); DEX-2 (Япония); 10С, “Метаконта” (Бельгия) и др. У большинства перечисленных АТСКЭ в качестве управляющих устройств используются электронные управляющие машины (ЭУМ), которые кроме основных функций по установлению соединений выполняют ряд других: контролируют состояние оборудования, учитывают телефонную нагрузку, определяют номер вызывающего абонента при автоматической междугородной связи, производят тарификацию переговоров, предоставляют абонентам дополнительные виды обслуживания (ДВО) и др.
К ДВО относятся: сокращенный набор номера для наиболее часто вызываемых абонентов; прямая связь (вызов заранее определенного абонента осуществляется снятием трубки без набора номера); наведение справки во время разговора у третьего абонента; временная переадресация входящих вызовов другому абоненту; передача вызова вызываемым абонентом на другой номер; напоминание (побудка); экстренный вызов занятого абонента; постановка на ожидание при занятости требуемого абонента; постановка на ожидание с уведомлением занятого абонента о входящем вызове; конференцсвязь и др.
Электронные АТС строятся аналогично квазиэлектронным с использованием обходного способа установления соединений и косвенного управления. Оборудование АТСЭ состоит в основном из коммутационного поля и управляющего устройства, выполненных на базе электронных приборов.
Управляющее устройство (аналогичное УУ квазиэлектронных АТС) содержит периферийные устройства управления (ПУУ) и центральное устройство управления (ЦУУ), представляющее собой двухмашинный управляющий комплекс.
Коммутационное поле в зависимости от емкости станции и используемой элементной базы может быть подобным системе АТСКЭ или принципиально отличаться от построения КП квазиэлектронных АТС.
Коммутационное поле аналоговых АТСЭ в основном строится с помощью пространственного или импульсно-временного принципа разделения каналов. Разнообразие принципов построения КП вызвано несовершенством существующих электронных приборов. Основными приборами КП являются электронные соединители, в которых соединительные пути от входа к выходу располагаются определенным образом в пространстве, например, в виде координатной сетки, и не имеют общих точек.
Коммутационное поле АТСЭ с пространственным разделением каналов строится аналогично КП квазиэлектронных АТС с той лишь разницей, что вместо электромеханических приборов используются электронные, имеющие также два устойчивых состояния: включены (открыты) или выключены (закрыты). Особенностью построения КП является минимальное количество электронных контактов (ЭК) и звеньев коммутации ввиду невысоких коммутационных свойств электронных приборов. Простейшим КП является однозвенная полнодоступная схема (коммутатор), в которой при соединении входа с выходом участвует только один ЭК.
В 60-х годах в лабораториях нескольких стран были построены и испытаны прототипы современных цифровых АТС.
В 1970г. во Франции на сети общего пользования была установлена первая цифровая АТС, а в первой половине 80-х годов о создании собственных цифровых АТС объявили все основные производители оборудования связи.
Реализация всех этих идей на новой элементной базе (БИС и СБИС) привело к созданию современных цифровых АТС очень большой емкости: 200 000 – 500 000 абонентов.
Благодаря широкому внедрению цифровых АТС заметно снизились трудовые затраты на изготовление электронного коммутационного оборудования за счет автоматизации процесса их изготовления и постройки, уменьшились габаритные размеры и повысилась надежность оборудования, уменьшились объемы работ при монтаже и настройке оборудования, существенно сократился штат обслуживающего персонала, уменьшилась металлоемкость конструкции станций, сократились площади и повысилось качество передачи и коммутации. С внедрением цифровых АТС стало возможным создание на их базе интегрированных сетей связи, которые позволяют обеспечить внедрение различных видов и служб электросвязи на единой методологической и технической основе. Тенденцией нашего времени является объединение всех видов передачи информации: телеграфа, телефона, радиосвязи, телевидения, передачи данных, сети Интернет. Такие сети связи называются цифровой сетью с интеграцией служб ISDN.
В сети ISDN абоненту может быть предоставлен любой из перечисленных видов связи при условии, что его абонентский терминал и абонентская линия обеспечят соответствующий стык с сетью.
На сетях связи Украины широкое применение получили цифровые АТС отечественного производства «С 32», «Днепр», «Донец», «Квант-Е», «Ф-1500», а также зарубежного производства: французская – МТ20/25, американская - 5Е/SS, немецкая - EWSD, Hicom-340, шведская – АХЕ-10, MD-110, совместная разработка фирмы «IskraTEL» (Словения) и «ИскраУралТек» (Екатеринбург) – SI-2000, беларусская – F50/1000.
Телефонная почта – это система автоматизированного сбора, накопления и выдачи телефонограмм. Обеспечивает услуги по передаче сообщений в отсутствие абонента и в тех случаях, когда диалог не требуется. Она позволяет повысить оперативность управления в народном хозяйстве, сократить количество повторных вызовов, что особенно важно в междугородной телефонной сети. Отправитель диктует сообщение – адресат его записывает, что является большим преимуществом перед способом передачи телеграмм, где необходим телеграфист-посредник.
После разработки соответствующих накопителей речевых и факсимильных сигналов, управляемых ЭВМ, возможности телефонной почты увеличились. Телефонограммы и звуковые письма постепенно вытесняют такие категории телеграмм и писем, как извещения, поздравления и т.п.
Электропочта – это система автоматизированного сбора, накопления и выдачи документов – обеспечивает оперативную передачу письменных сообщений между абонентами или отделениями связи. Многочисленные варианты электронной почты, используемые в мире, иллюстрируют необходимость стандартизации технических средств по назначению. Очень важно, чтобы в телефонной сети страны не использовались разнотипные, несовместимые термины. Для передачи письменных сообщений от населения используются факсимильные аппараты, установленные в отделениях связи. Факсимильные аппараты могут передавать автоматически в ночное время, так что эффективность использования телефонной сети возрастает.
Справочная связь (видеотекст) - находит широкое применение в телефонной сети. Наличие в каждой организации, в каждой квартире телефона и телевизора позволит абонентам телефонной сети обращаться в информационные центры по всем видам человеческой деятельности, что существенно снизит потребность в издании самых различных справочников. Запрос в инфоцентр абоненты делают с телефонного аппарата, а ответ получают на телефонный аппарат с запоминающим устройством, так что просмотреть справку в виде текста можно в любое время. Терминалы видеотекста не сложно связать между собой через центр накопления сообщений электропочты. Это даст возможность использовать любой телефон для передачи речевых и письменных сообщений. Расширение сферы справочного обслуживания позволит увеличить доходы отрасли за представление новых платных удобств клиентуре связи.
Справочное вещание (телетекст) - обеспечивает выдачу на телевизор газетно-журнально-справочной информации в сетях телерадиовещания, причем телевизор должен быть обязательно дополнен декодером, выполненным в виде модуля декодера видеотекста. Телетекст дополняет телепрограммы оперативной информацией, которую можно выбрать по своему усмотрению и в любое время суток. Кроме того, надо учитывать возможности развития услуг телетекстов по передаче актуальной информации в местных телефонных сетях.
Совмещение в едином модульном терминале услуг телетекста – видеотекста – телетекста позволит обеспечить безбумажное информационное обслуживание во всех сферах деятельности, что даст огромный экономический эффект.
Сети подвижной связи. Связь – одна из наиболее динамично развивающихся отраслей инфраструктуры современного общества. Этому способствуют постоянный рост спроса на услуги связи и информацию, а также достижения научно-технического прогресса в области электроники, волоконной оптики и вычислительной техники. В активно разрабатываемой международным союзом электросвязи (МСЭ) концепции универсальной персональной связи большое место отводится сетям подвижной связи (СПС).
Преимущества СПС состоят в следующем: подвижная сеть позволяет абоненту получить услуги связи в любой точке в пределах зон действия наземных или спутниковых сетей.
Благодаря прогрессу в технологии производства средств связи созданы малогабаритные универсальные абонентские терминалы (АТ), сопрягаемые с персональным компьютером (ПК) и имеющие интерфейсы для подключения к сетям подвижной связи всех действующих стандартов.
Сети подвижной связи можно разделить на следующие классы:
сети сотовой подвижной связи (ССПС);
сети транкинговой связи (СТС);
сети персонального радиовызова (СПР);
сети персональной спутниковой (мобильной) связи.
Сети подвижной связи созданы с целью максимального удовлетворения на современном мировом уровне потребностей абонентов в услугах связи с возможностью выхода в телефонную сеть общего пользования.
Среди современных телекоммуникационных средств наиболее стремительно развиваются сети сотовой радиотелефонной связи.
Более десяти лет в мире появился исключительно удобный и эффективный инструмент - сотовый мобильный радиотелефон. Сотовый телефон позволяет связаться с любым телефоном, независимо от того, находится он в Нью-Йорке, Киеве, Виннице или в соседней комнате. Независимо от того это сотовый телефон или обычный (проводной), с любого телефона можно позвонить на сотовый.
Структура системы сотовой мобильной связи состоит их трех основных компонентов: МТХ (мобильных телефонных станций мобильной связи), БС (базовых станций) и мобильных телефонов (рис. 16.1) МТХ - мозг системы, который контролирует связь телефонной сети через базовые станции с мобильными телефонами. МТХ связана с общегосударственной телефонной сетью для обеспечения выхода мобильных абонентов на городскую, междугородную и международные телефонные сети.
Рис. 16.1. Структура системы сотовой мобильной связи
Базовые станции размещаются в разных местах городов и вдоль главных автомагистралей, обеспечивая радиосвязь с мобильным телефоном. Обычно антенны базовых станций располагаются на возвышенностях, что обеспечивает наилучшее радиопокрытие местности. Зона, которую покрывает одна антенна, называется сота, откуда и название сотовая связь. На зону радиопокрытия базовой станции влияет ее мощность, а также ориентация антенны.
Третьим компонентом системы является мобильный телефон. Радиус действия мобильных телефонов зависит не только от мощности базовых станций, но и от вида и мощности мобильного радиотелефона сотовой связи, а также от рельефа местности и погодных условий,
Сотовые телефоны распределяются на три группы. Мобильный -высокомощный телефон, обеспечивающий наибольший радиус действия (используется в большинстве случаев для установки на автомобиль), мощностью 15 Ватт. Трансмобильный - переносной офисный телефон, предназначен для использования в помещении, а также в автомобиле, мощность 7Ватт. Портативный или «карманный» телефон весом 200... 300гр, мощность до 2 Ватт.
Сети транкинговой связи (СТС) до некоторой степени близки к сотовым. Основное отличие состоит в том, что СГС проще по принципам построения и предоставляют абонентам меньший набор услуг, но за счет этого они дешевли сотовых. СГС имеют значительно меньшую емкость чем сотовые. Основное применение СГС – корпоративная (служебная, ведомственная) связь, например, оперативная связь пожарной службы с числом выходов (каналов) «в город», значительно меньшим числа абонентов системы.
Структурная схема однозоновой транкинговой системы показана на рис.16.2.
Рис. 16.2. Структурная схема однозоновой транкинговой связи
Базовая станция состоит из устройства управления, которое обеспечивает взаимодействие всех узлов БС. Интерфейс СКП производит подключения оборудования передачи данных. Интерфейс ТФОП производит подключение к телефонной сети общего пользования.
Устройство объединения радиосигналов позволяет использовать одно антенное устройство для одновременной работы передатчика и приемника.
Ретранслятор – набор приемопередающего оборудования, обслуживающего одну пару несущих частот. Антенны имеют круговую диаграмму направленности.
Диспетчерские пульты организуются при необходимости наличия на сети диспетчера – службы охраны, скорой медицинской помощи, пожарной охраны, муниципальных служб.
Абонентское оборудование ТКС включает в себя полудуплексные радиостанции для работы в замкнутых группах; дуплексные радиостанции, которые обеспечивают пользователя соединение с телефонной сетью общего пользования и могут работать в полудуплексном режиме.
Терминалы ПД – это специализированные радио модемы, поддерживающие соответствующий протокол радиоинтерфейса.
Сети персонального радиовызова (СПР) называются также «пейдженговые сети». Они обеспечивают передачу коротких сообщений из центра системы (с пейдженгового терминала) на миниатюрные абонентские приемники (пейджеры).
СПР состоит из пейдженгового терминала ПТ базовой станции (БС) и пейджеров. БС состоит из радиопередатчиков и антенно-фидорного устройства и обеспечивает передачу пейдженговых сигналов на всю зону действия, радиус которой может составлять до 100 км. Пейджеры осуществляют прием тех сообщений, которые им адрессованы. В пейдженговых сетях могут передаваться сообщения четырех типов: тональные, цифровые, буквенно-цифровые и речевые.
Схема пейдженговой сети показана на рис. 16.3.
Рис. 16.3. Схема односторонней пейджинговой сети
Сети мобильной спутниковой связи. Эти сети применяются для расширения сотовых сетей для использования спутниковой связи вместо сотовой в тех районах, где сотовой сети еще нет или сотовую сеть нецелесообразно создавать, например, из-за низкой плотности населения, для передачи информации в глобальном масштабе или акваториях Мирового океана.
Сеть спутниковой связи включает в себя:
космический сегмент, состоящий из нескольких спутников – ретрансляторов (СР);
наземный сегмент, состоящий из центра управления системой, центра запуска и центра управления связью и шлюзовых станций;
пользовательский (абонентский) сегмент, осуществляющий связь при помощи персонального спутникового терминала;
наземные сети связи, с которыми через интерфейсы связи сопрягают шлюзовые станции космической связи.
Структурная схема спутниковой связи показана на рис. 16.4.
Рис. 16.4. Структура систем спутниковой связи
Медицинская связь обеспечивает передачу биотелеметрической информации по телефонным сетям. Используются различные системы теледиагностики. Медицинская связь может охватить все население государства, если будут созданы человекомашинные диагностические центры, а абоненты приобретут меддатчики, сопряженные с телефоном.
Широкое внедрение вызывных и диагностических систем общего пользования позволяет радикально изменить систему медобслуживания по учету и регистрации ряда показателей профилактических обследований.