ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМ СВЯЗИ.
Одним из главных условий совершенствования и укрепления материально-технической базы общества является наличие разветвленной, технически совершенной связи. В нашей стране для этого создается Единая автоматизированная сеть связи ЕАСС. Важную роль в развитии ЕАСС имеют средства радиосвязи: радиорелейные, тропосферные и спутниковые.
Изучение распространения ультракоротких (метровых) радиоволн в нашей стране началось в 1926 г. Под руководством академика Б. А. Введенского, а первые линии связи на метровых волнах появились в 1932 ... 1934 гг. В 1946 г. в Киргизии была организована радиорелейная линия протяженностью 250 км.
Развитие многоканальной радиорелейной связи относится к началу 40-х годов, когда появляются первые 12-канальные радиолинии, использующие тот же, что и для кабельных линий, способ частотного разделения каналов и ту же каналообразующую аппаратуру, а также частотную модуляцию сигнала.
В начале 50-х годов появилось сразу несколько типов отечественной аппаратуры РРЛ («Стрела», Р-60/120, Р-600). В дальнейшем на сети связи страны появились радиорелейные системы прямой видимости РРСП «Рассвет», «Восход», КУРС (комплекс унифицированных радиорелейных систем), «Электроника-связь» и др. Общая протяженность РРЛ, эксплуатируемых в народном хозяйстве СССР, составляет более 100 тысяч км.
Освоение природных богатств Дальнего Востока и Сибири потребовало резкого увеличения протяженности ретрансляционных участков РРЛ для обеспечения связью труднодоступных и отдаленных районов нашей страны. Для создания линий связи, удовлетворяющих этим требованиям, был использован открытый в начале 50-х годов эффект дальнего тропосферного распространения ДТР дециметровых и сантиметровых радиоволн. Используя ДТР, удалось создать новый тип тропосферных радиорелейных систем передачи ТРСП с расстояниями между соседними станциями 150 ... 300, а в отдельных случаях и 600 ... 800 км. К 1965 г. в мире эксплуатировалось уже более 100 тысяч км. Тропосферных линий. В Советском Союзе было создано несколько типов ТРСП «Горизонт-М», ТР-120/ДТР-12 и др.
Развитие космической техники, пионерами создания которой являлись такие советские ученые, как академики С. П. Королев и М. В. Келдыш, позволило создать спутниковые системы передачи ССП. В 1965 г. вступила в строй первая советская спутниковая система, использующая ИСЗ «Молния-1» и предназначенная для передачи сигналов многоканальной телефонии и телевидения. В последующие годы были созданы ССП, использующие ИСЗ «Молния-2», «Молния-3», «Экран», «Радуга», «Горизонт» и др.
Спутниковые системы передачи позволяют (совместно с РРСП) обеспечить более 90% населения нашей страны одной телевизионной программой и около 75% двумя и более.
Построение системы передачи зависит от многих факторов, таких как вид сообщения, критерии качества передачи сигнала, стоимости и т. д. Обычно при проектировании системы передачи информации предполагается заданным вид сообщения, а также корреспондирующие пункты. Уже на первом этапе проектирования должен быть сделан выбор наиболее подходящей системы, удовлетворяющей требованиям к пропускной способности, качеству передачи и дальности связи и учитывающей соображения социально-экономического характера.
Основным критерием выбора системы передачи является экономическая эффективность, определяемая капитальными затратами и эксплуатационными расходами. При окончательном выборе учитывают и такие показатели, как надежность передачи информации по каналам, продолжительность действия и скорость внедрения системы, повышение производительности труда, расход электроэнергии (особенно при отсутствии централизованного энергоснабжения) и т. д. Так, для определения экономической эффективности затраты на строительство и эксплуатацию РРСП целесообразно сравнить с соответствующими затратами при использовании симметричного коаксиального кабелей. Для многоканальных систем необходимо учитывать также: как эти затраты уменьшаются с увеличением числа каналов.
Расчеты показывают, что удельные затраты с ростом числа каналов (свыше 60) убывают для радиорелейных систем быстрее, чем для кабельных. Это объясняется тем, что на кабельных линиях увеличение числа каналов связано с переходом от симметричного к более дорогому коаксиальному кабелю или с прокладкой дополнительных пар кабеля или сооружением усилительных устройств, т. е. с существенными дополнительными затратами. Увеличение числа каналов на РРСП приводит лишь к незначительному удорожанию аппаратуры. Кроме того, существенное увеличение числа каналов на РРСП можно получить, если увеличивать число рабочих стволов, при этом основные сооружения (технические здания, антенные опоры) остаются прежними, а удельные затраты на канало-километр резко сокращаются. Стоимость эксплуатации РРСП с числом каналов выше 60 ниже, чем кабельных, кроме того, меньше расход цветных металлов, строительство требует меньше времени. Это определяет широкое распространение таких РРСП при сооружении временных линий, линий связи с подвижными объектами.
Все это, однако, не означает, что везде и во всех случаях должны использоваться радиорелейные, а не кабельные линии или другие, например спутниковые. Каждый вид линий связи имеет свои преимущества. Кабельные линии, например, проще в эксплуатации и обеспечивают относительную скрытность связи, линии дальнего тропосферного распространения волн позволяют значительно увеличить расстояние между соседними ретрансляционными станциями, что выгодно при сооружении систем связи в отдаленных и труднодоступных районах страны. Спутниковые системы передачи наиболее экономичны при создании распределительных сетей (передаче центрального радиовещания, телевидения, фотогазет) и при больших расстояниях между корреспондентами.
Системы связи на декаметровых волнах используют чаще всего в радиовещании, однако, несмотря на развитие других средств, они не потеряли своего значения и для связи, особенно там, где не требуются мощные пучки каналов и экономически целесообразно иметь всего телефонный или телекодовый канал. Наиболее трудным для исследователя при построении конкретной оптимальной системы передачи является выбор критериев, поскольку должны быть оценены не только все наиболее существенные параметры, в том числе и стоимость, но и трудно описываемый математически социально-экономический критерий. Причем решение, дающее наилучший эффект по одному из критериев, чаще всего не обеспечивают его по другим. Более того, в процессе разработки системы передачи (длящемуся иногда более 4 ... 5 лет) выбранные критерии могут претерпевать такие изменения, что система, оптимальная в момент начала разработки, становится неоптимальной (по тем же критериям!) в конце.
Развитие техники и централизация управления породили множество важнейших задач, для решения которых необходима быстрая и точная реакция на события, происходящие географически удаленных районах. К таким задачам, например, относят управление движением самолетов и искусственных спутников Земли, сбор и обработку информации в больших системах и др. Решение этих задач увеличивает технические требования к системам передачи и определяет ускоренное развитие всех средств связи. Как отмечал еще академик А. А. Харкевич, количество информации растет примерно пропорционально квадрату промышленного потенциала, удваиваясь за 5 ... 10 лет. Быстрота и много альтернативность процесса принятия решений диктует необходимость использования быстродействующих электронных цифровых вычислительных машин. Создание систем, предназначенных для связи ЭВМ друг с другом, породило новые, более жесткие требования к качеству передачи и увеличило без того быстро растущий объем передаваемой информации. Требования уменьшить потери достоверности до 10 ... 10 и увеличить скорость передачи информации до сотен мегабит в секунду уже сегодня не является чрезмерным.
Передача в одном стволе радиорелейной или спутниковой линии связи тысяч, а в ближайшем будущем десятков тысяч, высококачественных ТЧ сигналов потребовала уменьшить все возможные виды искажений до фантастически малых значений. Например, коэффициент нелинейных искажений в модемах и групповых трактах таких линий исчисляется тысячными долями процента, а неравномерность группового времени запаздывания в полосе 30 ... 40 МГц – единицами и даже долями наносекунды. Такое повышение требований может быть удовлетворено только совместным совершенствованием технических средств передачи информации и теоретических исследований.
К задачам, требующим теоретических исследований, относятся:
экономически и технически целесообразное распределение трудностей, возникающих при выполнении столь высоких требований между оконечным канальным оборудованием (сложными кодирующими устройствами) и оборудованием тракта передачи (приемопередающими антеннами, аппаратурой и т. д.);
нахождение таких методов передачи и кодирования, которые в условиях воздействия аддитивных и мультипликативных помех приближали бы скорость передачи информации и ее точность к соотношениям, следующим из известной теоремы Шеннона (при сохранении разумной сложности оборудования).
Совершенствование технических средств передачи информации идет в основном двумя путями.
Во-первых, это исследования и разработка новых каналов передачи информации, основанных на новых физических принципах: использование эффекта дальнего тропосферного распространения, освоение новых диапазонов волн, включая оптический, разработка и волоконно-оптических световодов, разработка и внедрение спутников Земли – носителей ретрансляционного оборудования.
Во-вторых, совершенствование аппаратуры, обеспечивающей передачу и обработку информации: использование новых изделий электронной промышленности – интегральных схем, транзисторов, способных функционировать на все более высоких частотах, в частности, использующих новые физические процессы; создание на базе микропроцессоров оконечного оборудования для приема и обработки дискретной информации, которое путем динамического программирования ЭВМ может обеспечить, например, изменение скорости или даже способа передачи в соответствии с изменением условий в канале связи.