Лекция № 2. Назначение и состав сетей электросвязи.

Потоки различных видов информации необходимо передать на большие расстояния c большой достоверностью. Важную роль при этом играет электрическая связь. B зависимости от переда­ваемой информации электрическая связь подразделяется на сле­дующие виды: телефонную (передача речи); телеграфную (пере­дача текста); фототелеграфную (передача неподвижного изобра­жения); проводное вещание (передача музыкальных, речевых и других звуков); телевизионную (передача изображений движу­щихся объектов со звуковым сопровождением); видеотелефонную (телефонная связь, сопровождающая телевизионным изо­бражением разговаривающих); передачу данных (передача циф­ровой информации для обработки ее в ЭВМ или уже обработан­ную ими. K этому виду также относится передача сигналов управления и контроля для автоматики и телемеханики).

Любая система электросвязи может быть представлена в виде структурной схемы, представленной на рис. 1.1.

Источником и потребителем информации может быть человек, ЭВМ, устройство телемеханики или телеуправления и т.д. Преобразователями информации в сигнал и обратно могут быть: телеграфные и фототелеграфные аппараты, передающая и приемная ТВ-трубки и др.

Каналом электросвязи называют комплекс физических устройств и среду, при помощи которых электрические сигналы передаются из одного пункта связи в другой. Если распространение электромагнитной энергии (электрического сигнала) происходит в свободном пространстве (в диалектической среде), то канал связи называют радиоканалом (радиосвязь, релейная, спyтниковая и лазерная связь). Если канал связи предполагает нaличие границы раздела сред, вдоль которой канализируется электромагнитная энергия, то его называют проводным каналом. Проводные каналы создаются c помощью направляющих систем (линий связи), в качестве которых могут использоваться двухпроводные цепи (коаксиальные и симметричные), или волноводы (волоконно-оптические световоды). Двухпроводные симметричные цепи могут быть организованы как по низкочастотным кабелям городских и сель­ских телефонных сетей (ГТС и СТС), так и c помощью систем передачи (высокочастотные цепи), позволяющих по одной цепи одновременно передать значительное число информации одного или различных видов. Волоконно-оптические свeтоводы, рабо­тающие в оптическом диапазоне волн, позволяют передать очень большие объемы информации.

Для обеспечения надёжной работы направляющие системы оснащают дополнительными элементами и устройствами, кото­рые в совокупности носят название линейных сооружений связи. Совокупность линейных и станционных сооружений составляют единую систему - сеть электросвязи. Сеть электросвязи страны (СЭС) - комплекс технических средств электросвязи, взаимодей­ствующих на основе определенных принципов и обеспечиваю­щих возможности своевременно, качественно и полно удовлетво­рять все потребности населения страны, отраслей народного хозяйства, органов государственного управления и обороны, науки и просвещения, здравоохранения и культуры в разнообразных услугах связи.

Классические способы построения сети: полносвязанные, радиальные и радиально-узловые.

Первый вариант построения сети наиболее надёжен, но в тех­нико-экономическом отношении не выгоден. Радиальная схема построения сети наиболее дешевая, но она не имеет путей резервированная.

Наилучшие результаты дает сочетание радиальной и узловой схем сети. Радиально-узловая схема  построения сети позволяет создать разветвленную, устойчивую и в то же время довольно экономичную сеть связи. Она характеризуется тем, что одноименные узлы связи непосредственно соединяются линиями не только c ниже стоящими узлами, но и между собой. Такое построение сети обеспечивает обходные связи по кратчайшим направлениям и позволяет получать два-три независимых выхода к любому узлу связи. Радиально-узловая схема обладает значительной гибкостью, маневренностью и живучестью.

По территориальному признаку первичные и вторичные сети электросвязи делятся на магистральные, внутризоновые и мест­ные.

Магистральная сеть соединяет каналами связи крупные города (областные центры) и столицу между собой по принципу «каждая c каждой». Внутризоновая сеть соединяет областной центр c районными центрами по радиальному способу. При этом предусматриваются прямые связи между взаимотяготеющими районными узлами. Местную сеть составляют сельские сети, соединяющие райцен­тры c селами, и городские сети.

B состав местной, внутризоновой и магистральной первичных сетей входят: сетевые станции, сетевые узлы и линии связи. Ли­нии связи в зависимости от первичной сети, которой она принад­лежит, присваивается название магистральной, внутриобластной и местной кабельной, радиорелейной и спутниковой.

В соответ­ствии c этим кабели связи называются магистральными, внутриобластными (зоновыми), СТС, ГТС.

Сельские телефонные сети (СТС) строят по радиально­узловому принципу. При этом в райцентре устанавливают цен­тральную станцию (ЦС), a в сельских населенных пунктах - оконечные станции (ОС). B свою очередь ЦС связаны c ЦС других районов и центром зоны.

Как правило, СТС строят по одноступенчатой схеме, предполагающей непосредственное соединение ЦС и ОС. Двухступенча­тая схема связи включает: узловые станции (УС), расположенных между ЦС и ОС.

Городская телефонная сеть обеспечивает соединение абонен­тов города друг c другом, а также возможность их выхода на ме­ждугородную сеть через междугородную телефонную станцию (МТС).

Система построения ГТС зависит от количества абонентов се­ти. B соответствии c этим ГТС можно подразделить на три основных типа: сети районных центров и городов внутриобластного значения; сети областных центров и городов республиканского значения; сети крупных промышленно-административных цен­тров.

Телефонные сети районных центров могут быть городского и сельского типов. Они состоят обычно из телефонной станции и линейных сооружений, соединяющих абонентов со станцией. B телефонную станцию включены местные (ведомственные) ком­мутационные установки и сельские телефонные станции. Также имеется междугородная телефонная станция.

Телефонные сети областных центров имеют значительно большее число абонентов, поэтому содержат несколько телефонных станций. Город делится на районы, в каждом из которых строят свою станцию. Районные станции соединяются друг c дру­гом по принципу «каждая c каждой». Кроме того, каждая район­ная станция соединяется c междугородной станцией.

В прошлом телефонные сети крупных промышленно-административных центров имели большое число районных телефонных станций, каждая из которых обслуживает определенную часть территории города. На этих сетях строялись АТС емкостью до 10000, a иногда и более номеров. При большей емкости сетей (свыше 90000 номе­ров) соединение между отдельными районными АТС (РАТС) осуществлялися через узловые АТС (УАТС). УАТС объединяет определенную группу РАТС, концентрируя исходящие или входящие сообщения этих РАТС. Отсюда название узлов - узел исхо­дящего сообщение (УИС) или узел входящего сообщения (УВС). На таких сетях связь между РАТС внутри узлового района осуществляется по принципу «каждая c каждой» или через свой узел входящего сообщения, a c РАТС другого района через УВС этих узловых районов.

Ограниченность по емкости АТС была связана с возможностями аналоговых и электронных АТС (1-го поколения). Настоящее время возможности цифровых АТС намного выше и при построении сетей уже не актуальны принципы построения ГТС с безузлообразованием, УВС,УИС. С помощью ЦАТС с концентраторами можно построить гибкие сети, но с учетом тенденции развития телекоммуникаций в мире, а также уже внедрением в реальную жизнь сетей NGN (Сети будущего поколения), построение ГТС с ЦАТС также не актуальны.

Основные преимущества сетей NGN:

• Высокая масштабируемость;

• Модульное расширение;

• Поддержка оборудования разных производителей;

• Быстрая разработка и внедрение новых видов услуг;

• Добавление новых услуг и элементов сети вне зависимости от типа транспортной сети и способа доступа;

• Низкая стоимость эксплуатации за счет эффективного использования сетевых ресурсов;

• Полносвязность.

Особое место при построении сетей занимает участок сети связи от телефонной станции до абонентских оконченных устройств, который называют «последней милей (Last Мilе)» или абонентским доступом. На сегодняшний день наряду с новыми технологиями эксплуатируюся различные классические способы организации абонентской сети. Например, системы по­строения сети абонентских линий: шкафная и бесшкафная. Включение абонен­тов в телефонную станцию осуществляется через распредели­тельные коробки (РК), устанавливаемые на лестничных площад­ках домов, и распределительные шкафы (РШ), останавливаемые, как правило, в подъездах зданий. От телефонных станций в различных направлениях отходят крупные по емкости кабели, которые, разветвляясь на более мел­кие, вводятся в распределительные шкафы. Эти кабели вместе c относящимся к ним линейным оборудованием составляют маги­стральную сеть ГТС. От распределительных шкафов отходят меньшие по емкости кабели (50... 100 пар), которые, разветвляясь, вводятся в распределительные коробки емкостью 10х2. Данные кабели и относящееся к ним оборудование составляют распределительную сеть ГТС. Магистральные и распределительные кабе­ли в РШ заводят соответственно на магистральные и распределительные плинты. От распределительных коробoк к телефонным аппаратам абонентов прокладывают однопарные кабели.

Кроме классической организации абонетской сети применяются: цифровизация абонентских линий, применение оптического кабеля и беспроводный доступ.

Различают три основных типа линий связи: кабельные (КЛС), воздушные (ВЛС) и волоконно-оптические, основанные на использовании оптических кабелей (ВОЛС). Кабельные и воздуш­ные линии относят к проводным линиям, y которых направляю­щие систeмы образуются систeмами проводник-диэлектрик, a в ВОЛС используют световоды (оптические волокна) - диэлектри­ческие волноводы, направляющая система которых состоит из диэлектриков c различными показателями преломления.

Воздушные и кабельные линии относятся к симметричным цепям. ВЛС представляют собой совокупность симметричных цепей из металлических проводов, подвешенных на опорах c по­мощью изоляторов и специальной арматуры. Они имеют продол­жительный срок службы и по своим электрическим характери­стикам позволяют организовать связь на необходимые расстояния c применением систем передачи на частотах до 150 кГц. B на­стоящее время воздушные линии связи заменяют кабельными или волоконно-оптическими.

Проводные линии связи работают в килогерцовом и мегагерцовом диапазоне частот. Кабельные линии обеспечивают надеж­ную и помехозащищенную многоканальную связь на требуемые расстояния.

Направляющая система - это устройство, предназначенное для передачи электромагнитной энергии в заданном направлении. Таким канализирующим свойством обладают проводник, диэлек­трик и любая граница раздела сред c различными электрическими свойствами (металл - диэлектрик, диэлектрик - воздух и др.).

Роль направляющей системы могут выполнить металлическая линия (кабель, волновод), диалектическая линия из материала c диалектической проницаемостью ε>1 (диалектический волно­вод, волоконный световод), a также металло-диэлектрическая линия (линия поверхностной волны).

K группе симметричных цепей относят воздушные линии связи и симметричные кабели. Эти цепи состоят из двух проводников c одинаковыми электрическими и конструктивными свойствами. B коаксиальном кабеле проводник «a» концентрически расположен внутри проводника «б», имеющего форму полого цилиндра. Внут­ренний проводник отделен от внешнего изоляцией из диэлектрика.