Связь (техника)

Связь (техника)

Связь в технике — передача информации (сигналов) на расстояние.

История

Издавна применялись такие способы сигнализации, как дым, бой барабанов, сигнализация флагами на море (например, флаги международного свода сигналов), действующие на расстоянии многих километров. Однако, долгое время не существовало способа передачи информации на расстояния более дальние, кроме передачи носителя информации (в виде гонца, письма и т. д.)

Одной из ранних (конец XVIII века) технологий систем связи был оптический телеграф. Впоследствии он был вытеснен электрическим телеграфом, а затем и телефоном. Системы цифровой связи развиваются с 1960-х годов.

Типы связи

В зависимости от того, какие субстраты и явления использовались для кодирования сообщений, можно выделять связь при помощи:

• электронов — электросвязь (проводная и радиосвязь)
• излучения фотонов — современное оптическое волокно, некоторые виды сигнальных вышек, сигналы фонариком на азбуке Морзе, атмосферная и космическая лазерная связь
• последовательностей символов из красителей на материале — письмо на бумаге, дым в атмосфере
• рельефа или изменения формы материала — клинопись, оптический диск

В зависимости от среды передачи данных линии связи разделяются на:

• спутниковые
• воздушные
• наземные
• подводные
• подземные

В зависимости от того, что переносит сообщение, по физическим принципам, лежащим в основе линий связи, можно выделить следующие типы связи:

• Проводная и кабельная связь — передача ведётся вдоль направляющей среды.
  • Связь по электрическому кабелю
  • Волоконно-оптическая связь
• Радиосвязь — для передачи используются радиоволны в пространстве.
  • ДВ-, СВ-, КВ- и УКВ-связь без применения ретрансляторов
  • Спутниковая связь — связь с применением космического ретранслятора(ов)
  • Радиорелейная связь — связь с применением наземного ретранслятора(ов)
  • Сотовая связь — связь с использованием сети наземных базовых станций
• Курьерская связь
  • Голубиная почта

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

По типу передаваемого сигнала различают аналоговую и цифровую связь.

Сигнал

В зависимости от того, какая информация передаётся, различают аналоговую и цифровую связь. Аналоговая связь — это передача непрерывных сообщений (например, звука или речи). Цифровая связь — это передача информации в дискретной форме (цифровом виде). Однако, дискретные сообщения могут передаваться аналоговыми каналами и наоборот. В настоящее время цифровая связь вытесняет аналоговую (происходит цифровизация), поскольку аналоговые сигналы могут быть представлены дискретными и после передачи преобразованы обратно (условия, обеспечивающие возможность такого преобразования, задаются теоремой Котельникова) без существенных потерь.

Аналоговый сигнал — физическая величина, изменения которой в пространстве и во времени отображает передаваемое сообщение. Например, изменения напряжения (или тока, частоты, фазы и т. п.) отражают процесс речи. Сигнал имеет следующие измерения высота H (динамический диапазон), «ширина» F (ширина спектра), длина T (длительность сигнала во времени).

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 (см.: 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.

Следует иметь в виду, что цифровой сигнал по своей физической природе является «аналоговым». Этот аналоговый сигнал (импульсный и дискретный) наделяется свойствами числа. В результате для его обработки становится возможным использование численных методов.

Линия связи

Цепь связи — проводники/волокно 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 (ГОСТ 22348). Тракт — совокупность оборудования и среды, формирующих специализированные каналы имеющие определённые стандартные показатели: полоса частот, скорость передачи и т. п.

Линия содержит одну и более цепь связи/ствол. Сигнал действующий в линии называется линейным (от слова линия).

Различают два основных типа ЛС:

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

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).

Канал связи может быть:

• симплексный — то есть допускающей передачу данных только в одном направлении, пример — радиотрансляция, телевидение;
• полудуплексный — то есть допускающей передачу данных в обоих направлениях поочерёдно;
• дуплексным — то есть допускающей передачу данных в обоих направлениях одновременно, пример — телефон

Разделение (уплотнение) каналов

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

• частотное разделение каналов (ЧРК, FDM) — разделение каналов по частоте, каждому каналу выделяется определённый диапазон частот
• временное разделение каналов (ВРК, TDM) — разделение каналов во времени, каждому каналу выделяется квант времени (таймслот)
• кодовое разделение каналов (КРК, CDMA) — разделение каналов по кодам, каждый канал имеет свой код наложение которого на групповой сигнал позволяет выделить информацию конкретного канала.
• спектральное разделение каналов (СРК, WDM) — разделение каналов по длине волны

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

См. также: мультиплексирование и модуляция.

Система связи

В общем виде система связи (СС) состоит из оконечного оборудования (ОО, терминальное устройство, терминал, оконечное устройство) источника и получателя сообщения, и устройств преобразования сигнала (УПС) с обеих концов линии. ОО 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. УПС может обеспечивает защиту сигнала от искажений, формирование канала(ов), согласование группового сигнала (сигнала нескольких каналов) с линией на стороне источника, из смеси полезного сигнала и помех восстановление группового сигнала, разделение его на индивидуальные каналы, обнаружение ошибок и коррекцию на стороне получателя. Линия связи может содержать 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 пункты/регенерационные пункты бывают обслуживаемые и необслуживаемые, ОУП, НУП и ОРП, НРП соответственно.

Для формирования группового сигнала и согласования с линией используется модуляция.

В ЦСП ОО называется ООД (оконечное оборудование данных, DTE), УПС — АКД (аппаратура окончания канала данных, DCE). ООД может быть например компьютер, АКД — модем.

Сеть связи

Сеть передачи данных

Сеть электросвязи- совокупность оконечных устройств, линий связи и узлов связи, функционирующих под единым управлением.

Стандартизация

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:

• Международный союз электросвязи (International Telecommunication Union, ITU — одно из агентств ООН)
• Институт инженеров электротехники и электроники (Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE)
• Специальная комиссия интернет разработок (Internet Engineering Task Force, IETF)

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

См. также

• Средства связи
• Аббревиатуры телефонии
• Связь:Сокращения
• Персональная безномерная связь
• Измерения в телекоммуникациях

Викиновости по теме:
Связь