Содержание статьи

ЭЛЕКТРОННЫЕ СРЕДСТВА СВЯЗИ, техника передачи информации из одного места в другое в виде электрических сигналов, посылаемых по проводам, кабелю, оптоволоконным линиям или вообще без направляющих линий. Направленная передача по проводам обычно осуществляется из одной конкретной точки в другую, как, например, в телефонии или телеграфии. Ненаправленная передача, напротив, обычно используется для передачи информации из одной точки на множество других точек, рассеянных в пространстве, т.е. в широковещательных целях. Примером ненаправленной передачи может служить радиовещание.

Передачу сигналов по проводам можно рассматривать как протекание по проводу электрического тока, который прерывается или изменяется каким-либо образом, с передатчика, находящегося в одной из точек сети. Это прерывание или изменение тока, обнаруженное приемником в другой точке сети, и представляет собой сигнал, или элемент информации, посланной передатчиком.

Передача информации посредством радио- или оптических (световых) волн представляет собой электромагнитное излучение, которое может распространяться, не нуждаясь в какой-либо среде, т.е. способное распространяться и в вакууме. Такая передача осуществляется в результате колебаний электрического и магнитного полей. Волны радио и телевидения, микроволны, инфракрасные лучи, видимый свет, ультрафиолетовые лучи, рентгеновские и гамма-лучи – все они представляют собой электромагнитное излучение. Каждый вид электромагнитного излучения характеризуется своей частотой колебаний, причем радиоволны соответствуют низкочастотному концу спектра, а гамма-лучи – высокочастотному.

Хотя в принципе сигналы можно передавать электромагнитным излучением любой частоты, для целей связи годятся не все участки электромагнитного спектра, поскольку атмосфера для некоторых длин волн непрозрачна. Диапазон используемых «радиочастот» лежит в пределах от примерно 1 до 30 000 МГц. В этом диапазоне АМ-радиовещание ведется на частотах от 0,5 до 1,5 МГц, а ЧМ- и телевизионное вещание – в значительно более широком диапазоне частот, середина которого приходится на частоту 100 МГц. Микроволновые сигналы, в том числе посылаемые на спутники связи и принимаемые от них, находятся в диапазоне от 4000 до 14 000 МГц и даже выше. Вообще говоря, для любого сигнала нужна определенная полоса или диапазон частот; при этом чем сложнее сигнал, тем шире необходимая полоса частот. Так, например, для телевизионного сигнала из-за его гораздо большей сложности требуется ширина полосы, примерно в 600 раз большая, чем для речевого. Весь используемый спектр радиочастот позволяет разместить в нем 10 млн. речевых или около 10 000 телевизионных каналов. Этот спектр распределяется между вещательными станциями, аварийными службами, авиацией, судами, мобильной телефонией, военными и другими пользователями.

Революция в области связи.

В последние десятилетия средства электронной связи развивались так быстро, что слова «революция в области связи» не кажутся преувеличением. Базой для многих новшеств служил быстрый прогресс электронной техники и технологии. В начале 1950-х годов был разработан прибор, названный транзистором. Этот миниатюрный электронный компонент, сделанный из полупроводниковых материалов, используется для усиления электрического тока или управления им. Так как транзисторы меньше по размерам и более долговечны, чем электронные лампы, они заменили лампы в радиоприемниках и стали основой компьютеров. ТРАНЗИСТОР.

В конце 1960-х годов вместо транзисторных схем в вычислительной технике начали применять полностью собранные полупроводниковые схемы, получившие название интегральных (ИС). Впоследствии на одной пластине кремния, размер которой лишь немного превышал размеры первого транзистора, технологи научились в ходе одного процесса изготавливать сразу сотни тысяч транзисторов. Этот метод, получивший название технологии больших интегральных схем (БИС), позволяет в одном маленьком приборе разместить множество ИС.

Каждый этап развития электроники сопровождался значительным повышением надежности электронных компонентов. При этом удавалось также существенно уменьшить размеры, потребляемую мощность и стоимость многих видов электронной аппаратуры.

Широкое применение такой техники, как компьютеры, лазеры, волоконно-оптические линии, спутники связи, телефоны прямого набора, видеотелефоны, транзисторные радиоприемники и кабельное телевидение, привело к полному пересмотру традиционной классификации методов связи. Сейчас уже практически не отождествляют передачу по проводам с прямой адресной связью, а беспроводную передачу – с радиовещанием. Вероятно, наиболее сильное влияние на развитие техники связи оказало значительное увеличение пропускной способности средств связи как по эфиру, так и по проводам. Эта возросшая пропускная способность используется для постоянно увеличивающегося глобального трафика телевидения, телефонии и цифровой информации.

Лазер.

Одним из факторов, сыгравших важную роль в увеличении пропускной способности систем связи, было открытие лазера в 1961. Лазер – это источник света, генерирующий узкий луч света высокой интенсивности. Такой луч можно использовать для передачи сигналов. Уникальная особенность лазера состоит в том, что он излучает свет одной частоты, т.е. дает чисто монохроматическое излучение. Таким образом, лазер может служить генератором электромагнитных волн очень высокой частоты (ОВЧ) аналогично тому, как радиопередатчик служит источником волн более низкой частоты (радиоволн). Поскольку частотный диапазон световых волн (примерно от 5ґ10 8 до 10 9 МГц) во много раз шире диапазона частот радиоволн, световой луч позволяет передавать огромные объемы информации. Эта часть электромагнитного спектра имеет ширину, достаточную для размещения 80 млн. ТВ-каналов или обеспечения 50 млрд. одновременных телефонных разговоров.

Спутники связи.

Первые спутники связи, размещавшиеся на околоземных орбитах в начале 1960-х годов, несли аппаратуру пассивного типа и служили лишь ретрансляторами сигнала.

Современные спутники связи обычно выводятся на геостационарную орбиту высотой 35 900 км над поверхностью Земли. На каждом спутнике имеется 10 или большее число микроволновых приемников и передатчиков. Современный спутник позволяет передавать через океаны на целые континенты несколько телевизионных программ и обеспечивать работу более десятков тысяч телефонных каналов.

Кабели.

Во время Первой мировой войны специалисты по технике связи разработали метод использования пары проводов для одновременной передачи нескольких телефонных разговоров. Этот метод, названный частотным уплотнением каналов, основан на возможности передачи по паре проводов широкого спектра звуковых частот. При этом сигналы каждого из нескольких передатчиков разносятся по частоте (с помощью модуляции) и полученный более высокочастотный объединенный сигнал передается на приемный терминал, где разделяется на составляющие сигналы посредством демодуляции. Телефонный кабель с защитной оболочкой может содержать от десятков до сотен скрученных проводных пар, каждая из которых позволяет обеспечить работу до 24 телефонных каналов.

Однако кабелям, состоящим из проводных пар, присущи определенные ограничения. С превышением некоторой частоты сигналы, передаваемые по одной паре, начинают создавать помехи сигналам соседней пары. Чтобы решить эту проблему, была разработана передающая среда нового типа – коаксиальный кабель. Такой кабель, содержащий 22 коаксиальные пары, может обеспечить одновременную работу 132 000 телефонных каналов. Каждая пара в таком кабеле представляет собой центральный провод, заключенный в трубку второго проводника. Центральный проводник и трубка электрически изолированы друг от друга.

TASI.

Временнóе уплотнение речи с интерполяцией (TASI) – способ, позволяющий удвоить пропускную способность трансокеанских телефонных кабелей благодаря использованию естественных пауз в разговорах. Канал двусторонней связи примерно в течение 60% всего времени работает вхолостую при паузах в разговоре, а также в то время, когда пользователь работает на прием. Аппаратура TASI с помощью быстродействующего коммутатора предоставляет неиспользуемое время одного канала кому-либо из других пользователей. Такой коммутатор возвращает канал пользователю сразу же, как только тот начинает говорить, и разъединяет его сразу после замолкания, предоставляя канал в паузах другим абонентам.

Импульсно-кодовая модуляция.

Этот способ передачи сигналов средствами цифровой техники особенно удобен при использовании БИС и СБИС, а также волоконно-оптических линий. Такая цифровая (ИКМ) передача речи и ТВ-сигналов в конце концов заменит другие средства связи. При использовании импульсно-кодовой модуляции сигналы речи или изображения можно разделять на множество малых временн х интервалов; на каждом интервале ряд импульсов постоянной амплитуды представляет сигнал. Эти импульсы посылаются на принимающую станцию вместо оригинальных сигналов. Одно из преимуществ ИКМ связано с тем, что дискретные электронные импульсы постоянной амплитуды нетрудно отличить от случайных помех произвольной амплитуды (электростатического происхождения), которые в той или иной степени присутствуют в любой среде передачи. Такие импульсы можно передавать, по существу, без помех от стороннего шума, так как их легко отделить. ИКМ используется для самых разных сигналов. Телеграфные и факсимильные сообщения, а также другие данные, которые ранее пересылались по телефонным линиям другими методами, можно гораздо более эффективно передавать в импульсной форме. Трафик таких неречевых сигналов непрерывно возрастает; существуют также системы, позволяющие передавать смешанные сигналы речи, данных и видеоинформации.

Электронная коммутация.

Еще одно новшество, которое привело к повышению эффективности телефонной связи, – это электронная коммутация. Описанные выше современные микросхемы сделали возможным использование на АТС электронных коммутаторов вместо механических, что повысило скорость и надежность выполнения вызовов. Новые системы коммутации представляют собой цифровые системы, в которых для коммутации данных, сигналов ИКМ или видеосигналов в цифровой форме используются быстродействующие и компактные БИС. Вдобавок к тому, что электронная коммутация хорошо подходит для различных применений телефонии, она допускает реализацию ряда нововведений. К ним относятся: автоматическая передача вызова на другой номер, когда номер данного абонента занят; ускоренный набор, при котором абонент для соединения с часто вызываемыми номерами набирает только одну или две цифры; сигналы о вызове, которые извещают пользователя, что с ним пытается соединиться еще один абонент.

Телефоны-компьютеры.

Телефон будущего найдет себе применение не только для обычной связи. Телефонные аппараты с встроенными миниатюрными и недорогими логическими схемами будут способны выполнять сложные электронные функции. С помощью АТС такой телефон может стать индивидуальным компьютером. Нажимая клавиши своего телефонного аппарата, пользователь сможет вводить данные, которые он хочет сохранить, обрабатывать информацию, запрашивать данные из некоторого центрального файла или выполнять вычисления.

Видеотелефон.

Новые средства электроники позволяют дополнять изображениями передаваемую по телефону звуковую информацию. Видеопередачи между конференц-залами, находящимися в нескольких городах, используются для того, чтобы избежать необходимости переездов участников конференций. Видеопередачи начали широко применяться для обучения – лекции передаются из одной аудитории в другую (удаленную) и записываются на видеоленту для использования в тех же целях.

Системы кабельного телевидения.

Хотя лазерное излучение и миллиметровые волны могут быть использованы для вещания, ограничения, обусловленные поглощением в атмосфере, и разные помехи другого рода удается преодолеть лишь ценой больших затрат. Поэтому при поиске путей расширения вещания, позволяющих избежать ограничений, связанных с использованием электромагнитных излучений, все больше используются кабельные системы.

Для кабельного телевидения требуется прокладка кабелей от передающих до принимающих станций, расположенных, например, в домах. Радиослушатель или телезритель кабельного вещания не испытывает неудобств от замираний, двоения изображений и других помех. Кроме того, благодаря тому, что число каналов, передаваемых по кабелю, практически неограниченно (тогда как обычная станция ТВ-вещания передает в данный момент лишь одну программу), телезрителю предоставляется гораздо более широкий выбор программ. В перспективе средства массовой информации могут стать службами индивидуализированной информации, способными передавать по запросам отдельных телезрителей предварительно записанные программы.

На протяжении многих лет работают системы кабельного телевидения с коллективным приемом (CATV). Первоначально предназначавшиеся для обслуживания удаленных поселков, где устанавливаемые на крышах антенны не обеспечивали качественного приема сигналов, системы CATV также широко используются в городах, где одной из проблем являются помехи.

Компьютер как интеллектуальный помощник.

Специалисты в области вычислительной техники полагают, что в конце концов люди смогут более эффективно распространять свои идеи с помощью компьютеров, чем путем прямой беседы. Обычно цель беседы сводится к обмену, сравнению и критическому обсуждению идей, уже сформировавшихся в умах участников беседы. Идеи в основном выражают словами, однако если предмет обсуждения сложен или имеет техническую специфику, то приходится использовать графику, фотографии и расчеты. Беседа не всегда приводит к полному пониманию, поскольку излагаемые концепции бывает нелегко выразить словами; часто они содержат данные и ассоциации, связанные между собой настолько сложным образом, что даже говорящему трудно их до конца понять и выразить. Слушающий же не в состоянии исследовать образ мыслей говорящего и должен полагаться на информацию, которую тот сообщает, причем с мерой неадекватности, которую трудно оценить.

Компьютер, по утверждениям кибернетиков, предоставляет участнику беседы возможность лучше понять идеи своего собеседника. Компьютер – это машина для обработки информации, умеющая хранить данные, знающая, где их найти, способная сопоставлять их, сортировать, сжимать или реструктурировать и затем воспроизводить на экране в наиболее подходящей форме. Если в компьютер введена информация, имеющая отношение к формулированию некой идеи, но не прозвучавшая достаточно ясно при объяснении этой идеи собеседником, то на выходе компьютера можно получить общее представление об образе мышления говорящего. Таким образом, базовая информация говорящего оказывается доступной для слушателя. Кроме того, компьютер может понадобиться слушателю для сортировки данных, позволяющей выявить факты, имеющие отношение к обсуждаемой проблеме или концепции. Затем могут возникнуть обсуждения между двумя или большим числом собеседников, компьютеры которых соединены так, что информация собирается, обрабатывается и обменивается столь эффективно, что решения и творческие идеи смогут возникать в такой мере и на таком уровне, которых нельзя было бы достичь без использования компьютеров. Эксперименты, проведенные в этом направлении, дали обнадеживающие результаты. ОРГТЕХНИКА И КАНЦЕЛЯРСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ; ТЕЛЕФОН; КОМПЬЮТЕР;

Всё только начинается...

С древних времен человечество искало и совершенствовало средства обмена информацией. На малые расстояния сообщения передавались жестами и речью, на большие-с помощью костров, находящихся друг от друга в пределах прямой видимости. Иногда между пунктами выстраивалась цепочка людей и новости передавались голосом по этой цепочке от одного пункта до другого. В центральной Африке для связи между племенами широко использовали барабаны тамтам.

Идеи о возможности передачи электрических зарядов на расстояния и об осуществлении таким путём телеграфной связи высказывались с середины XVIII века. Профессор Лейпцинского университета Иоган Винклер - именно он усовершенствовал электростатическую машину, предложив натирать стеклянный диск не руками, а подушечками из шелка и кожи, - в 1744 г. писал: "С помощью изолированного подвешенного проводника возможна передача электричества на край света со скоростью полёта пули". В шотландском журнале "The Scot"s Magazine" 1 февраля 1753 г. появилась статья, подписанная только Ч.М. (в последствии выяснилось, что её автор Чарльз Морисон - учёный из г. Ренфрю), в которой впервые была описана возможная система электросвязи. Предлагалось подвесить между двумя пунктами столько неизолированных проволок, сколько букв в алфавите. Проволоки в обоих пунктах прикрепить к стеклянным стойкам, чтобы концы их свисали и заканчивались бузиновыми шариками, под которыми на расстоянии 3-4мм расположить буквы, написанные на бумажках. При касании в пункте передачи кондуктором электростатической машины конца проволоки, соответствующей требуемой букве, в пункте приёма наэлектризованный бузиновый шарик притягивал бы бумажку с этой буквой.

В 1792 г. Женевский физик Жорж Луи Лесаж описал свой проект линии электрической связи, основанной на прокладке 24 медных неизолированных проволок в глиняной трубе, внутри которой через каждые 1,5...2м устанавливались бы перегородки-шайбы из глазурованной глины или стекла с отверстиями для проволок. Последние, таким образом, сохраняли бы параллельное расположение, не соприкасаясь между собой. По одной неподтверждённой, но весьма вероятной версии Лесанж в 1774 г. в домашних условиях провёл несколько удачных опытов телеграфирование по схеме Морисона - с электризацией бузиновых шариков, притягивающих буквы. Передача одного слова занимала 10...15 мин, а фразы 2...3 часа.

Профессор И. Бекман из Карлсруэ в 1794 г. писал: "Чудовищная стоимость и другие препятствия никогда не позволят серьёзно рекомендовать применение электрического телеграфа.

А всего лишь через два года после этого пресовутого "никогда" по проекту испанского медика Франсиско Саьвы военным инженером Августином Бетанкуром была сооружена первая в мире линия электрического телеграфа длиной 42 км между Мадридом и Аранхуэсом.

Ситуация повторилась через четверть века спустя. С 1794 года с начало в Европе, а затем в Америке широкое распространение получил так называемый семафорный телеграф, изобретённый французским инженером Клодом Шаппом и даже описанный Александром Дюма в романе "Граф Монтекристо". На трассе линии строились на расстоянии прямой видимости (8...10 км) высокие башни с шестами типа современных антенн с подвижными перекладинами, взаимное расположение которых обозначало букву, слог или даже целое слово. На передающей станции сообщение кодировалось, и перекладины поочерёдно устанавливались в нужные положения. Телеграфисты последующих станций дублировали эти положения. На каждой башне посменно дежурили двое: один - принимал сигнал от предыдущей станции, другой - передавал его на следующую станцию.

Хотя этот телеграф и послужил человечеству более полувека, он не удовлетворял потребности общества в быстрой связи. На передачу одной депеши затрачивалось в среднем 30 мин. Неизбежно были перерывы связи при дождях, туманах, вьюгах. Естественно, что "чудаки" изыскивали более совершенные средства связи. Лондонский физик и астроном Френсис Рональдс в 1816 г. начал проводить опыты с электростатическим телеграфом. В своём саду, в пригороде Лондона, он соорудил 13-километровую линию из 39 неизолированных проводов, которые подвешивались посредством шелковых нитей на деревянных рамах, установленных через 20 м. Часть линии была подземной - в траншею глубиной 1,2 м и длиной 150 м был уложен деревянный просмоленный желоб, на дне которого были расположены стеклянные трубки с пропущенными в них медными проволоками.

В 1823 г. Рональдс опубликовал брошюру с изложением полученных результатов. Кстати, это был первый в мире печатный труд в области электрической связи. Но когда он предложил свою систему телеграфа властям, Британское Адмиралтейство заявило: "Их светлости вполне удовлетворены существующей системой телеграфа (вышеописанного семафорного) и не намерены заменять её другой".

Буквально через несколько месяцев после открытия Эрстедом эффекта воздействия электрического тока на магнитную стрелку эстафету дальнейшего развития электромагнетизма подхватил знаменитый французский физик, теоретик, Андре Ампер - основоположник электродинамики. В одном из своих сообщений в академии наук в октябре 1820 года он первым выдвинул идею электромагнитного телеграфа. " Подтвердилась возможность, - писал он, - заставить перемещаться намагниченную стрелку, находящуюся на большом расстоянии от батареи, с помощью очень длинного провода". И далее: "Можно было бы... передавать сообщения, посылая телеграфные сигналы по очереди по соответствующим проводам. При этом количество проводов и стрелок должно быть взято равным числу букв в алфавите. На приёмном конце должен находиться оператор, который записывал бы переданные буквы, наблюдая отклоняющиеся стрелки. Если провода от батареи соединить с клавиатурой, клавиши которой были бы помечены буквами, то телеграфирование можно будет осуществлять нажатием клавиш. Передача каждой буквы занимала бы лишь время, необходимое для нажатия клавиш, с одной стороны, и прочтения буквы - с другой стороны".

Не принимая новаторскую идею, английский физик П. Барлоу в 1824 году писал: "В самой ранней стадии экспериментов с электромагнетизмом Ампер предложил создать телеграф мгновенного действия при помощи проводов и компасов. Однако сомнительным было утверждение,... что окажется возможным осуществить указанный проект с проводом длинной до четырёх миль (6,5 км). Произведенные мною опыты обнаружили, что заметное ослабление действия происходит уже при длине провода 200 футов (61 метр), и это меня убедило в неосуществимости подобного проекта".

А всего лишь еще через восемь лет член-корреспондент Российской академии наук Павел Львович Шиллинг воплотил идею Ампера в реальную конструкцию.

Изобретатель электромагнитного телеграфа П. Л. Шиллинг первым понял сложность изготовления на заре электротехники надёжных подземных кабелей и предложил наземную часть проектируемой в 1835-1836 гг. телеграфной линии сделать воздушной, подвесив неизолированный голый провод на столбах вдоль Петергофской дороги. Это был первый в мире проект воздушной линии связи. Но члены правительственного "Комитета для рассмотрения электромагнетического телеграфа" отвергли показавшийся им фантастическим проект Шиллинга. Его предложение было встречено недоброжелательными и насмешливыми возгласами.

А через 30 лет, в 1865 году, когда протяженность телеграфных линий в странах Европы составила 150 000 км, 97% из них приходились на долю линий воздушной подвески.

Телефон.

Изобретение телефона принадлежит 29 - летнему шотландцу, Александру Грехем Беллу. Попытки передачи звуковой информации посредством электричества предпринимались начиная с середины XIX столетия. Едва ли не первым в 1849 - 1854 гг. разрабатывал идею телефонирования механик парижского телеграфа Шарль Бурсель. Однако в действующее устройство свою идею он не воплотил.

Белл с 1873 года пытался сконструировать гармонический телеграф, добиваясь возможности передавать по одному проводу одновременно семь телеграмм (по числу нот в октаве). Он использовал семь пар гибких металлических пластинок, подобных камертону, при этом каждая пара настраивалась на свою частоту. Во время опытов 2 июня 1875 года свободный конец одной из пластинок на передающей стороне линии приварился к контакту. Помощник Белла механик Томас Ватсон, безуспешно пытаясь устранить неисправность, чертыхался, возможно, даже используя не совсем нормативную лексику. Находящийся в другой комнате и манипулировавший приемными пластинками Белл своим чутким натренированным ухом уловил звук, дошедший по проводу. Самопроизвольно закрепленная на обоих концах пластинка превратилась в гибкую своеобразную мембрану и, находясь над полюсом магнита, изменяла его магнитный поток. Вследствие этого поступавший в линию электрический ток изменялся соответственно колебаниям воздуха, вызванным бормотанием Ватсона. Это был момент зарождения телефона.

Устройство называлось "трубкой Белла". Ее следовало прикладывать попеременно то ко рту, то к уху либо пользоваться двумя трубками одновременно.

Радио.

7 мая (25 апреля по старому стилю) 1895 г. произошло историческое событие, которое по достоинству было оценено лишь спустя несколько лет. На заседании физического отделения Русского физико-химического общества (РФХО) выступил преподаватель Минного офицерского класса Александр Степанович Попов с докладом "Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям". Во время доклада А.С. Попов демонстрировал работу созданного им устройства, предназначенного для приёма и регистрации электромагнитных волн. Это был первый в мире радиоприемник. Он чутко реагировал электрическим звонком на посылки электромагнитных колебаний, которые генерировались вибратором Герца.

Схема первого приёмника А. С. Попова.

Вот что писала газета "Кронштадский вестник" от 30 апреля (12 мая) 1895 г. по этому поводу: Уважаемый преподаватель А. С. Попов... комбинировал особый переносной прибор, отвечающий на электрические колебания обыкновенным электрическим звонком и чувствительный к герцевским волнам на открытом воздухе на расстоянии до 30 сажень.

Изобретение радио Поповым было закономерным итогом его целеустремлённых исследований электромагнитных колебаний.

В 1894 г. в своих опытах А. С. Попов начал использовать в качестве индикатора электромагнитных излучений когерер французского учёного Э. Бранли (стеклянная трубка, заполненная металлическими опилками), впервые применённый для этих целей английским исследователем О. Лоджем. Александр Степанович упорно работал над повышением чувствительности когерера к лучам Герца и восстановлением его способности регистрировать на новые импульсы электромагнитного излучения после воздействия предыдущей электромагнитной посылки. В результате Попов пришел к оригинальной конструкции устройства для приёма электромагнитных колебаний, тем самым, сделав решающий шаг к созданию системы для передачи и приема сигналов на расстояние.

От опытов в стенах Минного класса Александр Степанович перешел к опытам на открытом воздухе. Здесь он реализовал новую идею: для повышения чувствительности присоединил к приёмному устройству тонкую медную проволоку - антенну. Дальность сигнализации от генератора колебаний (вибратора Герца) до приёмного устройства достигла уже нескольких десятков метров. Успех был полный.

Эти опыты по сигнализации на расстояние, т.е. в сущности, радиосвязь, проводились в начале 1895 г. К концу апреля Попов счел возможным обнародовать их на заседании физического отделения РФХО. Так 7 мая 1895 г. стало днём рождения радио - одного из величайших изобретений XIX века.

Телевидение.

Современное электронное телевидение зародилось в Санкт-Петербурге в проекте преподавателя Технологического института Бориса Львовича Розинга. В 1907 году он оформил патентные заявки в России, Германии и Англии на изобретение телевизионного устройства с электронно-лучевой трубкой (прототипом кинескопа), а 9 мая 1911 года продемонстрировал изображение на экране кинескопа.

"...профессор Розинг,- писал впоследствии В. К. Зворыкин), ассистировал Розингу, а в 1918 году эмигрировал в США, став знаменитым учёным в области телевидения и медицинской электроники), - открыл принципиально новый подход к телевидению, с помощью которого он надеялся преодолеть ограничения систем механической развёртки...".

Действительно, в 1928-1930 гг. в США и в ряде европейских стран началось ТВ вещание с помощь не электронных, а механических систем, позволяющих передавать лишь элементарные изображения с чёткостью (30-48 строк). Регулярные передачи из Москвы по стандарту 30 строк, 12,5 кадра велись на средних волнах с 1 октября 1931 г. Аппаратура разрабатывалась во Всесоюзном электротехническом институте П. В. Шмаковым и В. И. Архангельским.

В начале 30-х годов на зарубежных выставках, а затем и в магазинах стали появляться телевизоры на кинескопах. Однако чёткость изображения оставалась низкой, так как на передающей стороне по-прежнему использовались механические развёртывающие устройства.

В повестке дня важная задача - создание системы, аккумулирующую световую энергию от передаваемого изображения. Первым практически решил эту задачу В. К. Зворыкин, работавший в Американской радио корпорации (RCA). Ему удалось создать, кроме кинескопа, передающую трубку с накоплением зарядов, которую он навал иконоскопом (по-гречески "наблюдать изображение"). Доклад о разработке им с группой сотрудников полностью электронной ТВ системы, с чёткостью около 300 строк, Зворыкин сделал 26 июня 1933 года на конференции общества радиоинженеров США. А через полтора месяца после этого он прочёл свой сенсационный доклад перед учёными и инженерами Ленинграда и Москвы.

В выступлении профессора Г. В. Брауде было отмечено, что у нас А. П. Константинов сделал передающую трубу с накоплением зарядов, похожую по принципу действия на трубку Зворыкина. А. П. Константинов посчитал нужным уточнить: "В моём устройстве в основном применён тот же самый принцип, но неизмеримо изящнее и практичнее сделано это у д-ра Зворыкина..."

Искусственные спутники Земли.

4 октября 1957 года в СССР был запущен первый в мире искусственный спутник Земли. Ракета-носитель доставила спутник на заданную орбиту, наивысшая точка которой находится на высоте около 1000 км. Этот спутник имел форму шара диаметром 58 см и весил 83,6 кг. На нем были установлены 4 антенны и 2 радиопередатчика с источниками питания. Искусственные спутники Земли могут быть использованы в качестве: ретрансляционной станции, для телевидения, значительно расширяющей дальность действия телепередач; радионавигационного маяка.

Коротко...

Сотовые системы были созданы для предоставления услуг беспроводной радиотелефонной связи в интересах большого числа абонентов(десять и более тысяч на территории одного города),они позволяют очень эффективно использовать частотный ресурс. В этом году будет отмечаться 27-летие сотовой связи - это немало для передовой технологии.

Пейджинговые системы предназначены для обеспечения односторонней связи с абонентами путём передачи коротких сообщений в цифровой или алфавитно-цифровой форме.

Оптоволоконные линии связи. Глобальная информационная инфраструктура строится уже давно. Её основой являются оптоволоконные кабельные линии, завоевавшие главенствующие позиции на мировых сетях связи, за истекшие четверть века. Такие магистрали уже опутали большую часть Земли, они проходят и по территории России, и по территории бывшего Советского Союза. Волоконно-оптические линии связи с высокой пропускной способностью, обеспечивают передачу сигналов всех видов (аналоговых и цифровых).

InterNet - это общемировая совокупность сетей, связывающая между собой миллионы компьютеров. Зародышем была распределённая сеть ARPAnet, которая была создана в конце 60-х годов по заказу Министерства Обороны США для связи между собой компьютеров этого министерства. Разработанные принципы организации этой сети оказалось настолько удачными, что многие другие организации стали создавать собственные сети на тех же принципах. Эти сети стали объединяться между собой, образуя единую сеть с общим адресным пространством. Эта сеть и стала называться InterNet.

Использованная литература:

1) Журнал "Радио": 1998г. №3, 1997г. №7, 1998г. №11, 1998г. №2.

2) Радиоежегодник-1985.

4) Большая Советская Энциклопедия.

СТРУКТУРА И ОРГАНИЗАЦИЯ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ

Дисциплина специализации специальности 200700 - Радиотехника

Выпускающая кафедра «Высокочастотные средства радиосвязи и телевидения»

Разработал и читает курс доцент кафедры ВЧСРТ, к.т.н. С.Н. Шабунин

Цели и задачи дисциплины

Целью преподавания дисциплины "Структура и организация мобильной связи" является изучение студентами современного состояния средств мобильной радиосвязи, архитектуры и функционирования систем персонального вызова, транкинговой и сотовой связи, систем спутниковой связи.

Рассматриваются особенности распространения радиоволн в условиях города, способы повышения качества работы радиоканалов.

Требования к уровню освоения содержания дисциплины

Изучение дисциплины "Структура и организация мобильной связи" требует знания прочитанных ранее курсов «Устройства формирования и генерирования сигналов», «Устройства приема и обработки сигналов», «Антенны и устройства СВЧ», «Электродинамика и распространение радиоволн», «Цифровые устройства и микропроцессоры».

В результате изучения дисциплины студенты должны:

иметь представление об основных стандартах связи и структуре построения сетей;

уметь прогнозировать прохождение радиоволн в системах мобильной связи различных типов;

выбирать частотный план построения сетей связи;

рассчитывать число пользователей в ячейке сети;

выбирать для конкретных условий оптимальную схему организации мобильной радиосвязи.

1. Закиров С.Г. Сотовая связь стандарта GSM. Современное состояние, переход к сетям третьего поколения / С.Г. Закиров, А.Ф. Надев, Р.Р. Файзуллин. М.: Эко-Тренд. 2004. 264 с.

2. Громаков Ю.А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи / Ю.А. Громаков. М: Эко-Тренд. 2000 г. 240 с.

3. Андрианов В.И. Средства мобильной связи. В.И. Андрианов, А.В. Соколов. Спб.: BHV-Санкт-Петербург, 1998. 256 с.

4. Бурнев В.Б. Электронный учебник по системе сотовой связи с временным разделением каналов стандарта GSM. http://study.ustu.ru/view/aid_view.aspx?AidId=50

5. Бурнев В.Б. Электронное методическое пособие по изучению стандарта системы сотовой связи IS-95c (CDMA-2000 1x). http://study.ustu.ru/view/aid_view.aspx?AidId=47

6. Антенно-фидерные устройства систем сухопутной подвижной связи / Под ред. А.Л. Бузова. М.: Радио и связь. 1997. – 150 с.

7. Ратынский М.В. Основы сотовой связи / М.В. Ратынский. М: Радио и связь. 2000. 248 с.

8. The Free Encyclopedia http://en.wikipedia.org/wiki/GSM

9. The Free Encyclopedia http://en.wikipedia.org/wiki/Cdma

10. http://sabitov.pochta.ru/html/glava2.htm#Общие%20сведения

11. The Free Encyclopedia

http://en.wikipedia.org/wiki/Nordic_Mobile_Telephone

1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ СРЕДСТВ СВЯЗИ

Первое упоминание о передаче информации на расстояние встречается еще в древнегреческом мифе о Тесее. Отец этого героя, Эгей, отправляя сына на битву с чудовищем Минотавром, проживавшем на острове Крит, попросил сына в случае успеха поднять на возвращающемся корабле белый парус, а в случае поражения – черный. Тесей убил Минотавра, но паруса, как всегда, перепутали, и несчастный отец, подумав, что чудовище задрало сына, утопился. В честь этого события море, где утопился чадолюбивый Эгей, до сих пор носит название Эгейского. Для передачи сообщений использовались барабаны, дым костров, церковные колокола, но такие сообщения были малоинформативны.

Первую систему связи, названную телеграфом, в конце 18 века изобрел француз Клод Шапп (1763 – 1805). Первая линия была между Парижем и Лионом. Работал она следующим образом. На вершинах холмов сооружались башни, на которые устанавливались особые конструкции с двумя длинными планками, которые меняли свое положение. Каждый из 49 вариантов положений соответствовал букве или цифре. К середине 19 века протяженность линий увеличилась до 4828 км и система работала вполне успешно.

Следующим крупным шагом на пути совершенствования средств связи стало появление электрического телеграфа Уильмана Кука (1806 – 1879) и Чарлза Уинстона (1802– 1875). Электрические сигналы посылались по проводам, которые приводили в действие стрелки, показывавшие на различные буквы.

В 1843 году американец Сэмюэл Морзе (1791 – 1872) изобрел новый телеграфный код, заменивший код Уильмана Кука и Чарлза Уинстона. Сигналы передавались в виде точек и тире. Надежность и точность передачи сообщений существенно увеличились. Кодом Морзе пользуются и в настоящее время.

Изобретателем телефона признан Александр Грехем Белл, 7 марта 1876 г. запатентовавший способ передачи звука по телеграфу.

25 апреля по старому стилю (7 мая по новому стилю) 1895 года Александр Степанович Попов впервые в мире сделал доклад для научно-технической общественности об изобретенном им методе использования излученных электромагнитных волн для беспроводной передачи электрических сигналов, содержащих полезную для получателя информацию, и продемонстрировал такую передачу в действии. В марте следующего года он продемонстрировал прибор для передачи сигналов, передав на расстояние 250 м радиограмму их двух слов "Генрих Герц".

Первая система радиотелефонной связи, предлагавшая услуги всем желающим, начала свое функционирование в 1946 г. в г. Сент-Луис (США). Радиотелефоны, применявшиеся в этой системе, использовали обычные фиксиро-

Современные средства проводной связи позволяют нам отправлять и получать информационные данные различного плана на дальние расстояния. Инновационные коммуникации сделали возможным общение людей, проживающих не только на соседних улицах, но и разных материках, что является одним из основных достижений цивилизации. Проводная и беспроводная связь помогает не только поддерживать отношения с близкими и родными, она играет важнейшую роль в развитии различных отраслей деятельности человека.

Средства связи открывают перед человеком возможности:

• Передачи данных различного формата на дальние расстояния;

• Конференций и переговоров в режиме реального времени через сотни тысяч километров;

• Коллективный сбор и обработка информации;

• Мгновенное реагирование на малейшие изменения в ходе бизнеса;

• Возможность выстраивать международные партнерские отношения бизнесменам;

• Возможность всегда быть в курсе последних мировых тенденций.

Особенности проводных линий связи

Проводные линии связи могут передавать информацию, которая преобразовывается в электрические импульсы, оптические или акустические сигналы. В зависимости от того, какой вид проводной связи используется, создается определенный формат передачи данных. Важно знать, что для шифровки и расшифровки пакетов требуется разное оборудование, оно должно быть установлено как передатчика, так и у получателя, что обеспечит корректную коммуникацию между ними.

Используются основные виды связи:

• Наземная (организовывается при помощи передачи электрических импульсов по медных проводам);

• Подземная (данные передаются по кабелям, которые размещаются под землей, это идеальный вариант коммуникации дл густозаселенных регионов планеты, к примеру, больших мегаполисов, и т.д.);

• Оптико-волоконная (самый новый вид связи, который предполагает преобразование информации в оптический сигнал, и его быструю передачу по оптоволоконному кабелю, характеризуется самым низким уровнем потерь среди всех видов систем связи).

Высокие характеристики проводных линий связи позволяют обмениваться информационными данными на больших расстояниях мгновенно, но стоит учитывать, что даже наиболее грамотно спланированные линии время от времени нуждаются в ремонте. Особенно сложно чинить оптоволоконные системы, когда они находятся под водой или под землей, такой ремонт является достаточно трудоемким и специфическим процессом. Однако справиться с этой задачей под силу специально обученным профессионалам, которые занимаются обслуживанием линий.

Телефонная проводная связь и ее особенности

Обычный стационарный телефон ни для кого не является новинкой, хотя он не так давно стал всеобщим достоянием. Можно даже сказать, что на пике своей популярности проводная телефонная связь начала вытесняться более новой мобильной связью. Такое неравноправие обусловлено тем, что проводные сети обслуживают только статических абонентов, а сотовые - подвижных. Возможность находиться на связи в любом месте кажется потребителям более привлекательной, чем постоянное пребывание в одном помещении для совершения сеансов коммуникации.

Однако операторы проводной телефонной связи сейчас активно возрождают свое дело и возвращают себе почти потерянную нишу. Сейчас абоненты получают не только возможность обмениваться голосовыми сообщениями, но и дополнительные услуги. К примеру, любой желающий может подключить пакет услуг, в который будет входить высокоскоростной проводной интернет, а также набор инструментов для передачи данных в разных форматах внутри одной структуры. Классификация и технические характеристики средств проводной связи также улучшаются с каждым годом, для организации полноценного рабочего процесса в офисе или на предприятии можно приобрести высококлассные аппараты и аксессуары, обладающие расширенными функциями.

Однако расширение пакетов услуг не является главной причиной резкого повышения некогда забытых проводных линий телефонной связи. Главным критерием, выступающим в пользу данного вида коммуникации, является его доступность. Абонплата значительно ниже, чем у операторов сотовой связи, а качество предоставляемых услуг остается на том же уровне, а иногда даже и выше. Следовательно, можно с уверенностью сказать, что проводная телефонная связь еще не «отжила свое» и доказывает свою актуальность в XXI веке.

Элементы системы проводной связи

Способы организации проводной связи зависят от того, какие именно услуги коммуникации будут выбраны, интернет, телефония, факс и т.д. Основными составляющими систем являются:

• Передатчик;
• Провода (кабели) передачи информации;
• Приемник.

Однако между ними могут использоваться различные усилители сигнала, дополнительные комплектующие, которые ускоряют передачу данных, делают сигнал более устойчивым в помехам и негативному влиянию внешних факторов. Организация проводной связи - это очень кропотливый труд, которым занимаются инженеры, монтажники и работники смежных сфер. Полностью построить и внедрить подобную систему коммуникации под силу только профессионалам высокого класса, имеющим все допуски и сертификаты в выполнению данного вида работ.

При разработке линий учитывается, что можно совмещать средства радио и проводной связи. Сигнал может передаваться по кабелям, после чего попадать в приемник, а уже с него ретранслироваться при помощи радиоволн. Ярким примером такого совместного использования является банальный радиотелефон, когда через провода звуковое сообщение попадает на «базу», а с нее уже перенаправляется посредством радиоволн на трубку аппарата, которая может быть расположена отдельно от «базы». Сочетать проводные и беспроводные лини связи очень выгодно и удобно, чем пользуются современные организации.

Линии связи между компьютерами

Сигналы из сети Интернет также могут передаваться на компьютеры и другие электроны устройства посредством проводных и беспроводных линий связи. Проводные линии чаще всего используются в домашних условиях, когда есть стационарный компьютер, требующий подключения к Глобальной Сети. Проводная связь между компьютерами, которые находятся в одном помещении, устанавливается крайне редко, так как это неудобно и достаточно дорого, учитывая стоимость одного метра кабеля.

Отличной альтернативой может стать вариант, когда проводная и беспроводная связь между компьютерами комбинируется. Ярким примером может стать стандартная схема, когда одна машина подключается к сети через проводной канал, а все остальные через Wi-Fi. Это один из самых удобных и востребованных способов подключения и передачи данных, так как он не требует серьезных затрат, нужно будет только приобрести и установить роутер, который будет раздавать сигнал на все машины. Также такие устройства не требуют очень дорого обслуживания и крайне редко выходят из строя. Данный метод комбинации проводной и беспроводной связи может быть использован как на предприятиях и в офисах, так и в домашних условиях.

Достоинства и недостатки проводных средств и линий связи

Несомненно, проводные лини связи являются одними из наиболее надежных, на их способность передавать сигналы не влияют такие явления, как высокая туманность или сильный дождь, что может стать помехой при передаче данных через спутники и другие системы беспроводной связи. Однако стоит отметить, что монтаж таких сетей является довольно дорогим и трудоемким процессом, так как нужно проложить кабель, построить его опоры (в случае монтажа надземной линии). Именно по этой причине все чаще применяются беспроводные средства коммуникации.

Несмотря на то, что и проводные, и беспроводные линии имеют свои достоинств и недостатки, они все же одинаково актуальны для использования. Сейчас каждый потребитель может выбрать для себя наиболее подходящий по качеству и стоимости вид коммуникации, что открывает перед нами необъятные просторы для ведения бизнеса и совершенствования технологий.

Части и подразделения связи относятся к специальным войскам и организационно входят в состав соединений и частей. Они предназначены для развертывания систем связи и обеспечения управления войсками во всех видах их боевой деятельности. На них возлагаются также задачи по развертыванию и эксплуатации систем и средств автоматизации на пунктах управления, проведению организационных и технических мероприятий по обеспечению безопасности связи.

Части и подразделения связи соединений, частей и подразделений организационно подразделяются на батальоны, роты, взводы, отделения (экипажи) связи, а также станции (отделения) ФПС. Их структура и оснащение средствами связи определяется штатами соответствующих соединений (частей).

Для обеспечения управления войсками в современном бою применяются средства связи : проводные, радио-, радиорелейные, тропосферные, космические (электросвязь), а также подвижные и сигнальные средства .

Проводные средства обеспечивают высокое качество связи, простоту организации связи, большую скрытность работы по сравнению с радио- и радиорелейными средствами. Проводные каналы не подвержены воздействию преднамеренных радиопомех противника.

Однако большая уязвимость проводных средств от всех видов вооружения противника, действий диверсионно-разведывательных групп, малой скорости работ по прокладке и снятию полевых линий связи, значительные трудозатраты при эксплуатационном обслуживании затрудняют их применение.

Радиосредства применяются во всех звеньях управления. Они являются важнейшими, а иногда единственными средствами, способными обеспечить управление подразделениями (частями) в самой сложной обстановке и при нахождении командиров и штабов в движении. Радиосредства позволяют установить связь с объектами, местоположение которых неизвестно, через территорию, занятую противником, через непроходимые и зараженные участки местности. Радиосредства позволяют передавать боевые приказы, распоряжения, донесения, команды и сигналы одновременно неограниченному числу корреспондентов, устанавливать непосредственную связь через несколько инстанций вверх и вниз.

Но при применении радиосредств необходимо учитывать: возможность определения противником мест нахождения работающих на передачу радиостанций; подверженность радиолиний воздействию средств радиоподавления противника; зависимость качества радиосвязи от условий прохождения радиоволн и возможных помех в пункте приема, условия электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств, размещенных на одном узле связи, пункте управления и особенно в одном объекте, уменьшения дальности связи при работе радиосредств в движении; влияние на радиосвязь высотных ядерных взрывов.

В тактическом звене управления применяются радиосредства ультракоротковолнового (УКВ) и коротковолнового (KB) диапазонов, УКВ радиосредства при этом составляют основной парк радиосредств в ТЗУ.

Радиорелейные средства способны обеспечить высококачественную многоканальную связь, практически мало зависящую от времени года и суток, состояния погоды и атмосферных помех.

Но при их применении необходимо учитывать: зависимость дальности связи от рельефа местности; малую дальность связи или невозможность работы радиорелейных станций в движении, громоздкость антенных устройств; возможность перехвата передач и радиоподавления противником радиорелейных линий.

Тропосферные и космические средства связи в тактическом звене могут применяться только для обеспечения связи соединения с вышестоящим штабом и взаимодействующими командирами (штабами).

Подвижные средства связи предназначаются для обеспечения фельдъегерско-почтовой связи во всех видах боевых действий и используются для доставки боевых документов, секретных и почтовых отправлений.

Доставляя в подчиненные части (подразделения) оригиналы боевых документов, подвижные средства обеспечивают абсолютную достоверность связи. Однако необходимо учитывать значительное время, требующееся для доставки документов и возможность захвата противником доставляемых боевых приказов, распоряжений, донесений и т.д.

В качестве подвижных средств могут использоваться вертолеты, бронетранспортеры, автомобили, мотоциклы, а в некоторых случаях боевые машины пехоты, танки, лыжники и пешие посыльные.

Сигнальные средства связи применяются для передачи заранее установленных команд, донесений, сигналов оповещения, управления и взаимодействия, взаимного опознавания, обозначения своих войск.

В качестве сигнальных используются зрительные (сигнальные ракеты, дымовые шашки, фонари, флажки) и звуковые (сирены, свистки) средства.

Роль и значение различных средств связи определяются их тактико-техническими характеристиками и требованиями обеспечения управления войсками и оружием в конкретных условиях обстановки. Основными средствами связи являются те, которые в данной обстановке наиболее полно обеспечивают потребность управления. Во всех случаях для связи следует применять те средства, которые обеспечивают максимальное сохранение в тайне не только содержание сообщения, но и самого факта его передачи.

С помощью технических средств связи образуются каналы и тракты проводной, радио-, радиорелейной, тропосферной и космической связи. В зависимости от оконечных средств и вида передаваемых сообщений по ним организуются виды связи : телефонная (в т.ч. слуховая радиотелефонная ), телеграфная, передача данных, факсимильная, видеотелефонная . Все они могут быть или засекреченными или открытыми . С помощью подвижных средств организуется фельдъегерско-почтовая связь .

Телефонная связь обладает высокой оперативностью и приближает управление к условиям личного общения. Телефонные переговоры в тактическом звене составляют основную часть от общего объема информации и ведутся с использованием засекречивающей аппаратуры и документов СУВ.

Слуховая радиотелефонная связь организуется как с вышестоящим штабом, так и с подчиненными частями (подразделениями). Она используется для передачи телеграмм, радиограмм, команд и сигналов.

Телеграфная (засекреченная буквопечатающая и/илислуховая связь) обеспечивается в соединениях для связи с вышестоящим штабом.

Передача данных находит применение для обмена информацией в автоматизированных системах управления. При этом наличие у должностных лиц пунктов управления на автоматизированных рабочих местах комплекса средств по передаче, приему и отображению информации (дисплей, чертежно-графический аппарат, алфавитно-цифровое печатающее устройство и др.) значительно повышает возможности по информационному обмену. Относительно высокая помехозащищенность данного вида связи позволяет осуществлять обмен короткими кодограммами данных даже в сложных условиях помеховой обстановки.

Факсимильная связь обеспечивает передачу черно-белых и цветных изображений боевых и формализованных документов, схем, карт, чертежей.

Видеотелефонная связь соединяет в себе достоинства телефонной и факсимильной связей, максимально приближая управление к условиям личного общения и позволяя доводить до подчиненных приказы, распоряжения с использованием карт, схем, макетов и заслушивать их решения не выезжая за пределы своего пункта управления.