Современная сеть электросвязи

Введение Современная сеть электросвязи позволяет передавать информацию различного рода. Доступ абонентов к сети электросвязи обеспечивается терминальным оборудованием, размещаемым непосредственно у абонентов или в местах коллективного пользования. В настоящее время существует большое разнообразие терминальных устройств, которые можно классифицировать по различным признакам. Однако основным признаком следует считать вид информации, для передачи и приема которой предназначено терминальное устройство. В соответствии с этим признаком выделяется большой класс оконечных устройств, предназначенных для передачи речи. Сюда входят «классические» телефонные аппараты различных классов сложности, бесшнуровые телефонные аппараты, радиоудлинители линий, телефонные аппараты мобильной связи. Следующий класс образуют устройства, предназначенные для передачи неподвижных графических изображений – факсимильные аппараты, которые, как правило, имеют и встроенный телефонный аппарат. Особенностью современного этапа развития средств электросвязи является возможность передачи всех видов передачи информации: речи, данных, видео и т.д. При этом основой многофункционального терминала, который может передавать любые виды информации, обычно является персональный компьютер, оснащенный необходимым периферийным оборудованием. В последнее время класс многофункциональных терминалов пополнился новыми изделиями, называемыми бытовыми информационными (сетевыми) приборами – Information Appliances (IA). Они являются аппаратными средствами с оперативным доступом к сети и позволяют, например, передавать по факсу письма, получать и отправлять электронную почту, выходить в Internet, посылать и принимать краткие текстовые сообщения подобно пейджеру, создавать персональные информационные системы и многое другое. Следующий признак классификации абонентских терминалов определяется способами подключения абонентских терминалов к сети электросвязи. Здесь можно выделить проводное и беспроводное подключение посредством разнообразных радиотехнологий. Для проводного подключения используются обычные однопарные абонентские линии, в высокоскоростных технологиях могут потребоваться две или три медные пары. В высокоскоростных технологиях используется также коаксиальный кабель, а при необходимости, и оптоволокно. Первоначально телефонные сети устанавливали между абонентами соединительный тракт с полосой пропускания от 300 Гц до 3400 Гц (канал тональной частоты). Передача сигналов между абонентским оборудованием и устройствами сети при этом может осуществляться только аналоговыми сигналами, имеющими соответствующий спектр. Это обстоятельство обуславливает необходимость использования в терминальном оборудовании модемов в случаях, когда спектр исходного информационный сигнал не совпадает с полосой пропускания канала. Современные сети электросвязи, использующие цифровые станции коммутации и высокоскоростные цифровые межстанционные тракты передачи, могут предоставлять абонентам каналы с гораздо большей по сравнению с каналом тональной частоты скоростью передачи. Для обеспечения высоких скоростей передачи через абонентскую линию применяются модемы, использующие современные методы модуляции и реализующие так называемые технологии цифровых абонентских линий – Digital Subcriber Line (DSL). Если для подключения терминала к сети используется коаксиальный кабель, например, кабель системы кабельного телевидения, то используются кабельные модемы. Раздел 1. Современные телефонные аппараты. 1.1. Схемы телефонной связи. Телефонная связь основана на преобразовании звуковых колебаний в электрические на передающей стороне и обратном преобразовании электрических колебаний в звуковые на приемной стороне. На рисунке 1 изображена реализация принципа односторонней телефонной передачи. Микрофон (М) преобразует звуковые колебания в переменный ток, который поступает в систему передачи (в простейшем случае - это пара проводов), откуда направляется в телефон (Т), преобразующий его в звуковые колебания. Рисунок 1-Принцип односторонней телефонной передачи с местной батареей питания. Для обеспечения работы микрофона необходим источник питания (Е), который включается в цепь микрофона. Для развязки цепей микрофона и телефона по постоянному току и согласования их внутренних сопротивлений с входными и выходными сопротивлениями системы передачи необходимы трансформаторы. Для того чтобы исключить необходимость использования батареи питания в каждом телефонном аппарате (ТА), была разработана схема телефонной передачи с центральной батареей, устанавливаемой на автоматической телефонной станции (АТС)показана на рисунке 2. Рисунок 2 Схема телефонной связи с центральной батареей. На рисунке коммутационные приборы АТС не показаны. Не показаны также рычажные переключатели ТА, через которые подается питающее напряжение на ТА от АТС. Телефонная связь осуществляется следующим образом. Микрофоны телефонных аппаратов питаются от общей центральной батареи Е. Дроссели L1 и L2 необходимы для того, чтобы переменный разговорный ток не замыкался через центральную батарею Е, внутреннее сопротивление которой составляет доли Ома. Дроссели L1 и L2 имеют большую индуктивность, следовательно, их сопротивление переменному току велико, поэтому разговорный ток практически не ответвляется в центральную батарею и почти полностью замыкается через аппарат второго абонента. АТС осуществляет питание абонентских линий абонента постоянным напряжением 60 В (за рубежом 48 В). При снятой телефонной трубки к абонентской линии в качестве нагрузки подключается микротелефонная пара трубки, в абонентской линии протекает ток, в результате падения напряжения в кабельной линии напряжение на линейных зажимах ТА может уменьшаться до величины 5 ч 15 В. Индуктор служит для посылки сигнала вызова абоненту. В состав телефонного аппарата входят номеронабиратель (НН), управляющий импульсным ключом (ИК), замыкание и размыкание которого создает импульсы кода цифры набираемого номера. Для того, чтобы импульсы набора номера не прослушивались в телефоне, используется разговорный ключ (РК), шунтирующий цепь микротелефонной пары. Для работы с электронными и квазиэлектронными АТС используются кнопочные телефонные аппараты с частотным набором номера. Передача каждой цифры в частотном номеронабирателе осуществляется многочастотным кодом <2 из 8> (ГОСТ 25554-82). Для формирования частотных кодов цифр номера применяются две группы частот:  нижняя группа частот - 697 Гц, 770 Гц, 852 Гц, 941 Гц;  верхняя группа частот - 1209 Гц, 1336 Гц, 1477 Гц, 1633 Гц. Сочетания частот, отображающие цифры и другие символы, приведены в таблице 1. Таблица 1. Кнопки < * < и < # < используются при наборе кодов дополнительных видов обслуживания. Кнопки A,B,C и D применяются в расширенной клавиатуре для заказа дополнительных услуг в электронных АТС в частотном режиме набора номера. Длительность двухчастотной посылки не менее 40 мс, паузы - не менее 25 мс. Кроме сигналов набора номера для взаимодействия с АТС от телефонного аппарата к АТС поступают следующие линейные сигналы:  вызов станции (<поднятие трубки> при исходящем вызове) - непрерывное замыкание шлейфа абонентской линии на время > 250 мс;  ответ (<поднятие трубки> при входящем вызове) - замыкание шлейф  отбой - размыкание шлейфа абонентской линии на время > 400 мс. На некоторых зарубежных ТА имеется кнопка . Она предназначена для заказа дополнительных услуг в ЭАТС и формирует размыкание шлейфа абонентской линии на время 80 + 40 мс. От АТС к абоненту поступают следующие виды информационных сигналов:  ответ станции - непрерывный гудок, который слышит абонент после снятия телефонной трубки;  посылка вызова - сигнал вызова абонента;  контроль посылки вызова - сигнал, предназначенный для информирования абонента о посылке вызова;  занято - поступает при занятости абонентской линии вызываемого абонента;  занято-перегрузка - поступает при занятости соединительных (межстанционных) линий или коммутационного оборудования. Характеристики этих сигналов приведены в таблице 2. Таблица 2. Кроме перечисленных основных сигналов в АТС применяются также следующие дополнительные сигналы: 1.Указательный - указывает на невозможность установления соединения или предоставления услуги, может передаваться и <механическим голосом>; 2.Предупреждение - предупреждение о записи на магнитофон; 3.Вмешательство - информация о подключении оператора или третьего абонента; 4.Уведомление - информация о поступлении нового вызова; 5.Предупреждение об окончании оплаченного интервала времени - поступает в таксофон за 20с до окончания оплаченного интервала времени; 6.Неполный состав участников или отключение участника - используется при проведении конференц-связи. Характеристики дополнительных сигналов, поступающих от АТС к ТА приведены в таблица 3. Таблица 3. 1.2. Телефонные аппараты с кнопочным набором номера. В кнопочных ТА вместо механических контактов номеронабирателя используются электронные ключи - специальные транзисторы, работающие в ключевом режиме. Применение электронных ключей позволяет повысить стабильность параметров импульсов набора номера и повысить надежность телефонных аппаратов. Структурная схема кнопочного телефонного аппарата изображена на рисунке 3. Она содержит следующие блоки:  ·вызывное устройство (ВУ) - предназначено для приема сигналов индуктора (вызова абонента АТС) и преобразования его в звуковые колебания;  диодный мост - исключает влияние полярности напряжения центральной батареи АТС на полярность включения ТА;  схема <отбой> - осуществляет начальную установку микросхемы электронного номеронабирателя (ЭНН);  рычажный переключатель (РП) - отключает питание ТА от центральной батареи АТС при уложенной на рычаг трубке;  времязадающие элементы генератора - определяют частоту внутреннего тактового генератора, от которого зависят все временные параметры сигналов, вырабатываемых микросхемой ЭНН (скорость передачи знаков номера , длительность импульсов и межсерийной паузы и т.д.);  схема питания микросхемы ЭНН - обеспечивает питание микросхемы во время набора номера и временную поддержку питания оперативного запоминающего устройства номеронабирателя при уложенной на рычаг трубке;  микросхема электронного номеронабирателя - выполняет следующие функции: -опрос клавиатуры; -формирование сигналов набора номера, управляющих работой импульсного ключа; -формирование сигнала, управляющего работой разговорного ключа, который отключает разговорную часть ТА во время набора номера; -запоминание последнего или нескольких набранных ранее номеров;  импульсный ключ - формирует импульсы набора номера в линии связи;  телефонный усилитель - усиливает речевой сигнал до уровня нормальной слышимости и согласует сопротивление линии с сопротивлением звукоизлучающего элемента;  микрофонный усилитель - усиливает сигнал микрофона;  противоместная схема - уменьшает влияние местного эффекта, состоящего в прослушивании в телефонной трубке собственного голоса;  разговорный ключ - отключает разговорную часть на время прохождения импульсов набора, что устраняет неприятные щелчки в телефоне трубки;  клавиатура - выполняет функцию датчика микросхемы ЭНН. Рисунок 3-Структурная схема кнопочного ТА отечественного производства. Работа схемы ТА происходит следующим образом. При снятии трубки рычажный переключатель РП подает питание от абонентской линии на микросхемы ТА. В результате падения напряжения на участке абонентской линии напряжение на входе ТА снижается с 60 В до 5 ч 15В. При этом схема <отбой> после поступления на нее напряжения осуществляет начальную установку микросхемы номеронабирателя (режим готовности к набору номера). В режиме готовности к набору номера управляющие сигналы микросхемы ЭНН замыкают разговорный ключ, в результате чего разговорный узел, состоящий из микрофонного и телефонного усилителей и противоместной схемы, подключается к линии и в трубке сигнал прослушивается сигнал ответа станции. Импульсный ключ (ИК) находится в разомкнутом состоянии. При нажатии кнопки клавиатуры микросхема электронного номеронабирателя формирует импульсы, управляющие работой импульсного и разговорного ключей. Под действием этих импульсов импульсный ключ, замыкаясь и размыкаясь, формирует в абонентской линии серии импульсов кодовых комбинаций, отображающих цифры набираемого номера. Разговорный ключ на время следования посылок набора номера отключает разговорный узел от общего провода, что устраняет неприятные щелчки в телефоне трубки при наборе номера. После окончании набора номера разговорный ключ вновь подключает разговорный узел к общему проводу и в трубке прослушиваются тональные посылки АТС, свидетельствующие об окончании процесса соединения и поступлении на линию вызываемого абонента посылок вызывного сигнала (контроль посылки вызова). При снятии вызываемым абонентом трубки будет слышен его голос. По окончании разговора трубка укладывается на рычаг. Рычажный переключатель РП размыкает цепь и схема телефонного аппарата переходит в дежурный режим. В этом режиме схема питания микросхемы ЭНН обеспечивает подпитку ОЗУ ЭНН, в котором хранится последний набранный номер. При этом схема <отбой> запрещает набор номера с клавиатуры с целью временного сохранения последнего набранного номера (для возможности его автоматического повторного набора знаки сохраненного в памяти номера не требуется повторно набирать). Вызывное устройство готово к приему сигналов вызова АТС. При поступлении сигнала вызова от АТС, вызывное устройство вырабатывает звуковые сигналы, информирующие о вызове другим абонентом. До снятия трубки схема ТА находится в дежурном режиме. При снятии трубки микросхема ЭНН устанавливается в исходное состояние с той лишь разницей, что вместо ответа станции будет слышан голос вызывающего абонента. 1.3. Бесшнуровые телефонные аппараты стандарта DECT. Устройство бесшнурового радиотелефона. Конструктивно бесшнуровой телефон (БТ) представляет собой два отдельных устройства [2]. Один из них - стационарный блок (СБ) и второй - переносной блок (ПБ). Связь между двумя блоками осуществляется по радиоканалу с использованием амплитудной (AM) или частотной (ЧМ) модуляции. Бесшнуровой телефон - это объединенные в одном устройстве ЧМ-радиостанция и электронный многофункциональный ТА. Такое сочетание позволяет пользоваться ТА на довольно значительном расстоянии от розетки, в которую он включен, не используя провод. Прогресс в развитии средств связи за последнее десятилетие превратил беспроводные телефоны из тяжелых, неудобных устройств, батарейки в которых надо было менять чуть ли не ежедневно, во вполне современные <комфортные> изделия. Благодаря новейшим достижениям интегральной технологии значительно выросли радиус действия, качество звуковоспроизведения и надежность БТ - при этом размеры, вес и энергопотребление существенно снизились. Все это привело к тому, что БТ получили широкое распространение. Источником питания для СБ служит обычная электрическая сеть. В его состав входит также зарядное устройство для аккумуляторов, встроенных в ПБ. В СБ установлены все функциональные узлы, осуществляющие взаимодействие с телефонной линией, своя схема управления и полноценная KB или УКВ-радиостанция. Схема управления включает в себя такие устройства, как детектор вызова, звонок, реле захвата линии, свою клавиатуру набора номера или только тональный генератор. ПБ питается от аккумуляторов и содержит, как минимум, приемопередатчик, клавиатуру, микрофон и телефонный капсюль. И в СБ, и в ПБ установлены отдельные независимые управляющие микропроцессоры (МП). Для того, чтобы бесшнуровой телефон мог работать в дуплексном режиме (то есть чтобы по нему можно было говорить и слушать одновременно), прием и передача ведутся двух разных частотах. Сигналы от стационарного к переносному блоку передаются на одной частоте, а от ПБ к СБ - на другой.Две частоты должны быть подобраны весьма тщательно, чтобы гарантировать при дуплексной работе отсутствие взаимных помех между передаваемым и принимаемым сигналами. В старых моделях БТ используется единственная пара частот. В большинстве случаев эти системы работают вполне надежно, но в некоторых ситуациях в них возникают помехи от мощных радио- и телепередатчиков или расположенных по близости других телефонов. В современных БТ можно выбирать частоты передатчиков, отстраиваясь от внешних помех (и не мешая другим электронным устройствам). В большинстве случаев удается подобрать канал связи, достаточно защищенный от местных помех. Стационарный блок. Упрощенная структурная схема стационарного блока (СБ) показана на рисунке 4. В нем можно выделить четыре группы функциональных узлов: Рисунок 4-Упрощенная структурная схема стационарного блока. приемник, передатчик, интерфейс телефонной линии (разговорная схема) и схема управления - микропроцессор (МП). Источник питания СБ и зарядное устройство выделяются в отдельный функциональный узел. Сигналы, передаваемые ПБ, принимаются антенной и поступают на усилитель радиочастоты (РЧ), в котором происходит их предварительное усиление. Радиосигналы содержат: 1) несущую (синусоидальный сигнал с определенной частотой); 2) спектральные компоненты речевого сигнала (в диапазоне + 4 кГц от несущей); 3) сигналы управления, которые координируют совместную работу СБ и переносного блока-трубки. Необходимость наличия сигналов управления для координации совместной работы СБ и ПБ объясняется особенностями взаимодействия между ними. В обычном телефоне при разговоре замкнуты контакты рычажного переключателя. В бесшнуровом телефоне при нажатии кнопки <Разговор> на ПБ на стационарный блок посылается соответствующий управляющий сигнал, приняв который, микропроцессор СБ вырабатывает команду включения реле захвата линии, контакты которого в данном случае эквивалентны рычажному переключателю. После включения реле захвата СБ начинает передавать на ПБ сигнал <Ответ станции> от местной телефонной станции. Чтобы выделить речь и сигналы управления из принимаемого радиочастотного (РЧ) сигнала, его необходимо соответствующим образом преобразовать. РЧ сигнал поступает на один из входов смесителя, в котором он смешивается (перемножается) с сигналом гетеродина. В выходном сигнале смесителя содержится множество комбинационных (суммарных и разностных) частот входных сигналов (РЧ и гетеродина) и их гармоник. Из комбинации частот выделяется только полезный сигнал промежуточной частоты, равной разности между частотами РЧ сигнала и гетеродина. Значение ПЧ зависит как от частоты РЧ сигнала, так и гетеродина, а их обычно выбирают с учетом многих факторов: помехозащищенности, простоты фильтрации, стабильности и т. п. Обычно ПЧ лежит в диапазоне от 1 до 10 МГц. ПЧ сигнал усиливается в усилителе и детектируется, детектирование может быть как частотным, так и амплитудным - в зависимости от вида модуляции. Прошедшие через формирователь логических сигналов управляющие импульсы поступают на МП (в схему управления), а речевые сигналы проходят через усилитель звуковой частоты (ЗЧ) и подаются на гибридный трансформатор или интегральную микросхему разговорной схемы для передачи их в телефонную линию. Передача стационарным блоком сигналов речи и управления происходит несколько проще. Речевые сигналы из телефонной линии, прошедшие через гибридный трансформатор и микросхему разговорной схемы, поступают на усилитель ЗЧ. Усиленный речевой сигнал (вместе с управляющими сигналами) поступает на вход генератора несущей частоты, где и осуществляется модуляция радиосигнала. Схема управления координирует работу всех узлов бесшнурового телефона. В СБ микропроцессор координирует процессы передачи и приема, формирует управляющие сигналы, передаваемые на ПБ, обрабатывает поступающие с него команды, детектирует сигналы вызова, вырабатывает необходимые импульсные или тональные сигналы набора номера и взаимодействует с телефонной линией через соответствующий интерфейс. Совместно с МП могут использоваться одна или несколько интегральных схем памяти для хранения постоянных программных инструкций и данных. Если в СБ установлена собственная клавиатура, ее выходные сигналы обычно поступают непосредственно на МП. Телефонный интерфейс (разговорная схема) связывает СБ с телефонной линией. При поступлении соответствующей команды с ПБ включается реле захвата линии и своими контактами подключает телефонную линию к разговорной схеме. По линии начинает протекать ток, и станция воспринимает это так, как если бы у обычного телефона была снята трубка. На СБ от телефонной станции поступает сигнал готовности, который передается по радиоканалу в ПБ. После этого с ПБ можно начинать набор номера. Переносной блок. Как видно из структурной схемы (рисунок 5), ПБ содержит те же основные группы функциональных узлов, что и стационарный: приемник, передатчик и схему управления (МП). В большинстве ПБ устанавливается наборная клавиатура, подключаемая непосредственно к МП. При наборе номера МП вырабатывает управляющие сигналы, которые передаются на СБ, преобразуются в соответствующие импульсные или частотные сигналы набора номера (DTMF-сигналы) и поступают в телефонную линию. Простейшая зарядная схема используется для подзарядки аккумуляторов ПБ (когда он лежит в гнезде СБ). Сигнал, принимаемый антенной ПБ, подается на усилитель РЧ, который усиливает слабый радиосигнал, передаваемый стационарным блоком. Усиленный сигнал содержит те же составляющие, что и <обратный> сигнал ПБ, и его преобразование в ПБ происходит точно так же, как и в СБ. Единственное отличие заключается в том, что продетектированный речевой сигнал поступает не на разговорную схему, а на телефонный капсюль или небольшой громкоговоритель. Рисунок 5 Структурная схема переносного блока. В тех случаях, когда расстояние между базовым блоком, включающим радиостанцию и телефонный интерфейс, и вторым переносным, не связанным с телефонной линией, превышает 3...5 км, говорят о радиоудлинителе телефонной линии. Это расстояние сильно уменьшается при неблагоприятных условиях, например, если базовый блок и переносной блок находятся в середине современного железобетонного здания или они разделены несколькими такими зданиями. Стандарт DECT (Digital European Cordless Telephony). Этот стандарт использует многостанционный доступ с обнаружением несущей, многостанционный доступ с частотным разделением каналов и временной дуплекс. Системе DECT выделено 10 частотных каналов (10 несущих частот) в диапазоне от 1880 до 1900 МГц. Интервал между соседними частотами составляет 1,728 МГц. Не менее важной компонентой является временное разделение в канале - TDMA. Время передачи разбивается на 10-миллисекундные кадры, состоящие из 24 тайм-слотов. Каждому абоненту выделяется в этом кадре один тайм-слот на передачу и один на прием. Все остальное время носимая радиотелефонная трубка занята в межсистемном обмене управляющей информацией, поиском лучшего канала и т.п. Разнесение во времени приема и передачи есть не что иное, как дуплекс. Только дуплекс не частотный, как в аналоговых системах, а временной. Первая половина (12 тайм-слотов) кадра отведена для передачи от станционарного блока к носимым трубкам, а вторая - для приема. В сотовых системах решение о выделении канала для связи принимает базовая станция, и канал выделяется на все время разговора. В DECT выбор канала переложен на HMT. В процессе разговора канал меняется практически непрерывно. Такая дисциплина обслуживания получила наименование <непрерывный динамический выбор каналов> CDCS. Приемопередатчик может практически мгновенно перестраиваться на любую из 10 частот. Одновременно (в пределах 10 мс кадра) он поддерживает 12 телефонных разговоров. Таким образом, каждая базовая станция (и соответственно любая абонентская трубка) в любой момент времени имеет выбор из 120 каналов (12 временных х 10 частотных). Высокая степень гибкости позволяет использовать DECT: 1.В бытовых системах индивидуального пользования; 2.В учрежденческих АТС с выходом на ТФОП, сети сотовой связи и персонального вызова; 3.В системах Telepoint; 4.В системе передачи данных. Количество требуемых базовых станций зависит от требуемой площади покрытия и величины абонентского трафика, который должен быть обслужен. Системные решения и состав служб в стандарте DECT близки к принятым в стандарте GSM и ориентированы на микросотовую топологию сетей. Так же как и в GSM, DECT использует интеллектуальные DAM-карты, содержащие информацию, аналогичную той, что записана на SIM-карте стандарта GSM. Продвижение бесшнуровых систем на рынке в немалой степени определяется и тем, как они используют радиочастотный ресурс. Для работы DECT требуется полоса 20 МГц. Чтобы учесть такие параметры, как абонентский трафик, зона покрытия и использование спектра, обычно используется интервальная единица Эрланг/МГц/кв.км. Сравним емкости наиболее популярных систем подвижной связиDECT-500 Эрланг/МГц/кв.км.; DCS-1800 - 100; GSM - 10; аналоговые сотовые - не более 2. Операторы, предоставляющие услуги связи, особо заинтересовано в использовании DECT в беспроводных местных сетях связи Wireless Local Loop-WiLL. Речь идет об организации <последней мили> подключения абонентов к телекоммуникационным сетям общего пользования. Такое решение может быть применено как в городских условиях, так и поселках и деревнях. При этом для полноценного использования возможностей DECT желательно наличие мест с достаточно высокой плотностью абонентов. Какое будущее у БШТ? Работы над перспективами развития мобильных средств связи ведутся в рамках проекта, разработанного Европейским сообществом по программе RACE, целью которого являются слияние в будущем десятилетии БШТ и сотовых радиотелефонов, а также выработка единого стандарта UMTS, обеспечивающего работу единого радиотелефона в сетях как сотовой, так и бесшнуровой связи. С учетом этой концепции один переносной радиотелефон должен обеспечивать связь в условиях квартиры, офиса и передвижения абонента за их пределами в городах и в сельской местности. В этой системе должна быть обеспечена работа и простых аналоговых БШТ, и более сложных цифровых радиотелефонов. Система связи должна состоять из элементов общественных и частных сетей, а не являться отдельной единой сетью общего пользования. 1.4. Мобильные телефонные аппараты системы сотовой связи. Общие принципы сотовой связи. Среди современных мобильных телекоммуникационных средств наиболее быстро развиваются системы сотовой радиотелефонной связи. Их внедрение позволило решить проблему экономичного использования выделенной полосы радиочастот путем передачи сообщений на одних и тех же частотах в несмежных сотах и тем самым увеличить пропускную способность телекоммуникационных сетей. Свое название они получили в соответствии с сотовым принципом организации связи, согласно которому зона обслуживания (территория города или региона) делится на ячейки (соты). Главное в сотовых системах - это повторное использование радиочастот. Привычные для абонента сотовые радиотелефоны имели в начале своего развития довольно большие размеры и были похожи скорее на радиостанции, чем на телефоны. Однако в последние годы основные параметры этих телефонов изменились, уменьшились размеры, увеличились функциональные возможности. Выбор стандарта сотовой связи однозначно определяет выбор класса модели радиотелефона. Между собой, несмотря на наличие общих черт, модели различаются не только функциональными возможностями, определяемыми стандартом (см. таблицы 4, 5, 6) но и некоторыми устоявшимися традициями в их разработке и внешнем оформлении. Характеристики аналоговых стандартов сотовой связи показаны в таблице №4. Эффективность использования аналоговых систем сотовой подвижной связи характеризуется такими параметрами, как число вызовов на соту в часы наибольшей нагрузки (ЧНН), средняя нагрузка на ячейку и др. .Характеристики систем сотовой связи показаны в таблице 5. Характеристики цифровых стандартов сотовой связи показаны в таблице 6. Таблица 4. Таблица 5. В пределах каждого класса модели сотовых телефонов отличаются между собой не только объемом сервисных функций, но и параметрами приемо-передающих трактов. По этой причине выбор сотового радиотелефона необходимо осуществлять, учитывая не только его размеры и внешний вид, но и особенности конструкции и его технические характеристики. Рассмотрим устройство аналоговых и цифровых радиотелефонов, их основные функциональные возможности. На мировом рынке в настоящее время имеется большое число разнообразных моделей сотовых радиотелефонов, но все они имеют похожую конструкцию. Каждый телефон имеет передающее и приемное устройство, устройства преобразования и воспроизведения речи абонента, устройство контроля и управления, антенну, вызывное устройство, клавиатуру и дисплей. В зависимости от модели они могут различаться размером, составом основных комплектующих элементов, функциональными возможностями и т.д. Производителями достигнута высокая степень интеграции логических и радиотехнических блоков радиотелефонов, за счет использования последних достижений науки и техники в области связи и электроники.  Таблица 6. Несмотря на разнообразие стандартов сотовой связи, алгоритмы их функционирования, независимо от имеющихся особенностей, в основном сходны. Для абонента практически нет никакой разницы, в каком стандарте осуществляется связь. Если ему нужно позвонить, то он просто нажимает клавишу на своем радиотелефоне (это может быть любой сотовый радиотелефон), что соответствует снятию трубки обычного <классического> телефонного аппарата. Когда же сотовый радиотелефон находится в режиме ожидания (состояние <трубка положена> обычного <классического> телефона), его приемное устройство постоянно сканирует (просматривает) либо все каналы системы, либо только управляющие. Для вызова соответствующего абонента всеми базовыми станциями сотовой системы связи по управляющим каналам передается сигнал вызова. Сотовый телефон вызываемого абонента при получении этого сигнала отвечает по одному из свободных каналов управления. Базовые станции, принявшие сигнал, передают информацию о его параметрах в центр коммутации, который, в свою очередь, переключает разговор на ту базовую станцию, где зафиксирован максимальный уровень сигнала сотового радиотелефона вызываемого абонента. Во время набора номера радиотелефон занимает один из свободных каналов базовой станции, уровень сигнала в котором в данный момент максимален. По мере удаления абонента от базовой станции или в связи с ухудшением условий распространения радиоволн уровень сигнала уменьшается, что ведет к ухудшению качества связи. Улучшение качества разговора достигается путем автоматического переключения абонента на другой канал связи. Это происходит следующим образом. Специальная процедура, называемая передачей управления вызовом или эстафетной передачей (в иностранной технической литературе - handover, или handoff), позволяет переключить разговор на свободный канал другой базовой станции, в зоне действия которой оказался в это время абонент. Аналогичные действия предпринимаются при снижении качества связи из-за влияния помех или при возникновении неисправностей коммутационного оборудования. Для контроля таких ситуаций базовая станция снабжена специальным приемником (монитором), периодически измеряющим уровень сигнала сотового радиотелефона разговаривающего абонента и сравнивающим его с допустимым пределом. Если уровень сигнала меньше заданного предела, то информация об этом автоматически передается в центр коммутации по служебному каналу связи. Центр коммутации выдает команду об измерении уровня сигнала сотового радиотелефона абонента на ближайшие к нему базовые станции. После получения информации от базовых станций об уровне этого сигнала центр коммутации переключает радиотелефон абонента на ту из них, уровень сигнала в которой оказался наибольшим. Это происходит с такой скоростью, что абонент не замечает выполняемых переключений. Структурная схема аналогового сотового радиотелефона. Структурная схема сотового телефона аналогового стандарта ETACS представлена на рисунке№6. Передающий и приемный блоки выполнены по классической схеме. Устройство приема - супергетеродинный приемник с двойным преобразованием частоты, обеспечивающий высокую чувствительность и избирательность. Принимаемый сигнал с антенны поступает в полосовой фильтр на поверхностных акустических волнах (ПАВ), выделяющий принимаемый сигнал и ослабляющий помехи. Отфильтрованный сигнал fc поступает на малошумящий усилитель (МШУ) и после усиления подается в смеситель. На второй вход смесителя с синтезатора частот поступает сигнал гетеродина fпрм. Полученный сигнал первой промежуточной частоты fпр1 (45 МГц) поступает в усилитель первой промежуточной частоты УПЧ1 и после усиления фильтруется полосовым фильтром на ПАВ. Отфильтрованный сигнал fпр1 поступает на второй смеситель. В него же с гетеродина (Г) поступает сигнал fг. Полученный в результате преобразования сигнал второй промежуточной частоты fпр2 частотой 450 кГц фильтруется полосовым фильтром на ПАВ и усиливается усилителем промежуточной частоты (УПЧ2) до необходимого уровня. Затем сигнал поступает в фазовый демодулятор, где выделяются сигналы управления и речевой сигнал, который поступает в усилитель низкой частоты (УНЧ) и далее - на громкоговоритель. Сигналы управления обрабатываются процессором (CPU). Аналоговый сигнал с микрофона усиливается УНЧ до требуемого уровня и поступает в фазовый модулятор Гфм как сигнал fмод. Преобразованный сигнал fфм , частотой 90 МГц через полосовой фильтр на ПАВ поступает в смеситель. В него же с синтезатора частот приходит сигнал fпрд. С выхода смесителя сигнал fс1 через полосовой керамический фильтр поступает в усилитель мощности (УМ), работающий в режиме класса С, обеспечивающий максимальный КПД передатчика. Рисунок 6-Структурная схема сотового телефона аналогового стандарта. Усиленный сигнал через регулятора мощности и полосовой керамический фильтр поступает к антенне. Обработка сигналов управления, опрос клавиатуры, формирование необходимых частот и вывод информации на дисплей происходит под управлением центрального процессора. Синтезатор частоты позволяет получить высокостабильные сигналы частот всего используемого диапазона. Структурная схема цифрового сотового радиотелефона. Структурная схема сотового радиотелефона, работающего в стандарте GSM, приведена на рисунке 7. Часто в таких радиотелефонах имеется аналоговая и цифровая части, которые выполняются на отдельных платах. Аналоговая часть включает в себя приемное и передающее устройства, которые по своему построению и характеристикам напоминают описанные выше. Антенна А выполняет одновременно функции передающей и приемной. Она представляет собой спиральную укороченную антенну, по характеристикам аналогичную стандартной полуволновой антенне. В системах стандарта GSM передатчик и приемник работают не одновременно, и передача осуществляется только в течение 1/8 длительности кадра. Это значительно уменьшает расход энергии аккумуляторной батареи и увеличивает время функционирования как в режиме передачи (разговора), так и в режиме приема (ожидания). Кроме того, снижаются требования к высокочастотному фильтру приемника, выполненному на ПАВ, и делает возможным интеграцию малошумящего входного усилителя (МШУ) со смесителем. Принимаемый сигнал после прохождения входного полосового фильтра усиливается МШУ и поступает на первый вход смесителя. На второй его вход поступает сигнал гетеродина с синтезатора частот. Сигнал первой промежуточной частоты проходит через полосовой фильтр на ПАВ и усиливается усилителем первой промежуточной частоты УПЧ1, после чего поступает на первый вход второго смесителя. На его второй вход поступает сигнал гетеродина с генератора частот. Полученный сигнал второй промежуточной частоты фильтруется полосовым фильтром на ПАВ, усиливается усилителем УПЧ2 и поступает на АЦП, где происходит преобразование в сигнал, необходимый для работы сигнального процессора CPU. Рисунок 7-Структурная схема сотового телефона GSM. В режиме передачи информационный цифровой сигнал, сформированный в CPU, поступает на I/Q-генератор, где происходит формирование модулирующего сигнала. Последний поступает в фазовый модулятор, с которого сигнал fфм поступает в смеситель. На второй вход смесителя поступает сигнал fпрд с синтезатора частот. Полученный сигнал fс1 через полосовой фильтр поступает в усилитель мощности (УМ), управляемый с помощью CPU. Усиленный до необходимого уровня сигнал fс1 через полосовой керамический фильтр поступает к антенне (А) и излучается в пространство. Цифровая логическая часть сотового радиотелефона состоит из цифрового сигнального процессора CPU, памяти MEM, канального эквалайзера, канального кодера/декодера, SIM-карты, преобразователей АЦП и ЦАП, наборного поля и дисплея. Логическая часть выполняет задачи, заключающиеся в демодуляции, кодировании, сжатии и восстановлении речевого сигнала, уменьшении шумов, в обработке информации, вводимой с наборного поля. Она выводит необходимую информацию на экран дисплея, производит обмен информацией с SIM-картой, обеспечивающей аутентификацию абонента и шифрование данных. Услуги, предоставляемые системами сотовой связи. Сотовые системы подвижной связи второго поколения предоставляют пользователям широкий диапазон услуг (как речевых, так и неречевых) и видов оборудования, совместимых и обеспечивающих доступ к услугам и оборудованию фиксированных сетей общего пользования (ТФОП, ISDN,PDN и др.). Эти системы предоставляют также специфические услуги: автоматический роуминг, эстафетную передачу канала связи при перемещении абонентов от ячейки к ячейке (хэндовер); автоматическое определение местоположения и обновление данных о подвижном абоненте. Абоненты могут выбрать сотовый телефон из широкого диапазона предлагаемых типов - от возимого, вмонтированного в салон автомобиля, до ручного с речевым и неречевым пользовательским интерфейсами. Базовый набор услуг можно разделить на три типа: -Транспортные. Они состоят в предоставлении пользователю канала связи с определенными характеристиками без оконечного оборудования. В системе GSM они включают предоставление прозрачных и непрозрачных каналов передачи данных со скоростью до 12 Кбит/с. -Телеуслуги. Они обеспечивают пользователей полным набором средств передачи для связи другими пользователями, включая оконечное оборудование. К основным видом телеуслуг, поддерживаемым системой GSM, относятся: телефония и экстренные вызовы, службы передачи коротких сообщений, доступ к информационной системе данных, видеотекст, факс. -Дополнительные услуги. Они аналогичны услугам, предлагаемым операторами ТФОП: пересылка и завершение вызовов, консультации по оплате, ограничение вызовов. Система GSM обеспечивает высокий уровень защиты как от несанкционированного доступа к услугам, так и с точки зрения секретности пользовательской информации. Система GSM обеспечивает: -Конфиденциальность идентификации абонента. Система гарантирует, что Международный идентификатор подвижного абонента (IMSI) не может быть обнаружен; -Аутентификатора абонента. Система подтверждает, что идентификатор абонента, переданный сотовым телефонам, является единственным заявленным; -Конфиденциальность данных пользователя. Система гарантирует, что данные пользователя, включая передаваемую по каналу радиосвязи речь, не могут быть раскрыты несанкционированными органами; -Конфиденциальность элементов сигнализации. Это свойство состоит в том, что любой отрезок сигнальной информации (идентификаторы пользователя и оборудования, адресные указатели и т.п.), передаваемый по каналу радиосвязи, не может быть использован несанкционированными лицами или службами. В заключение перечислим достоинства GSM-связи, по праву являющейся надежной, безопасной и доступной практически во всем мире: -Разговор по GSM-сети невозможно прослушать вследствие его шифровки; -Использование SIM-карты надежно блокирует попытки сделать звонок по телефону без ведома владельца; -Имеется возможность получать пейджинговые сообщения, в том числе во время телефонного разговора; -Мобильный офисный центр. Подсоединив к GSM-телефону компьютер, можно пользоваться модемной связью, отправлять и получать факсы, работать в сети Internet; -Электронная записная книжка. Позволяет записать телефонный номер даже во время разговора при помощи клавиатуры сотового телефона. Также в записную книжку можно вводить номера, по которым часто звонят - для быстрого и удобного дозвона; -<Голосовая почта> (автосекретарь). При невозможности разговора сообщение может быть записано в память телефона, а затем прослушано в удобное время. -Режим <ожидания> - если вызываемый абонент занят, можно попросить звонящего подождать, при этом за время ожидания плата взиматься не будет; -Блокировка телефона по заявке - если абонент на некоторое время уезжает и не пользуется телефоном; -Переадресация вызова на любой номер; -<Конференц-связь> - возможность одновременного разговора трех абонентов; -Аренда сотового телефона; -Факсимильная связь. 1.5. Телефонные аппараты спутниковой системы связи. В последние годы в России активно внедряются современные виды и средства связи. И если, например, сотовый радиотелефон стал уже достаточно привычным, то аппарат персональной спутниковой связи (спутниковый терминал) пока еще редкость. Анализ развития подобных средств связи показывает, что уже в скором будущем возможно повседневное применение систем персональной спутниковой связи (СПСС). Предварительные прогнозы их развития показывают, что к началу следующего десятилетия число абонентов достигнет более 3 млн. человек. Близко время объединения наземных и спутниковых систем в глобальную систему связи. Персональная связь станет возможной в глобальном масштабе, то есть будет обеспечена досягаемость абонента в любой точке мира путем набора его телефонного номера, не зависящего от местонахождения абонента. Однако до этого момента, системы спутниковой связи должны успешно выдержать испытания и подтвердить заявленные технические характеристики и экономические показатели в процессе коммерческой эксплуатации. В скором будущем спутниковая связь может качественно изменить всю индустрию телекоммуникаций и оказать влияние на привычный уклад жизни. СПСС обладают рядом преимуществ по сравнению с другими системами подвижной связи. Например, если пользователь находится за пределами зоны обслуживания местных сотовых систем, спутниковая связь играет ключевую роль, поскольку она не имеет ограничений по привязке к конкретной местности земли. Во многих регионах мира спрос на услуги подвижной связи может быть удовлетворен только с помощью спутниковых систем. Услуги, предоставляемые системами спутниковой связи. В зависимости от вида предоставляемых услуг СПСС можно разделить на три основных класса: 1.Пакетной передачи данных (доставки циркулярных сообщений, автоматизированного сбора данных о состоянии различных объектов, в том числе транспортных средств и т.д.); 2.Речевой (радиотелефонной) связи; 3.Определения местоположения (координат) потребителей. Системы пакетной передачи данных предназначены для передачи в цифровом виде любых данных (телексных, факсимильных сообщений, компьютерных данных и др.). Скорость пакетной передачи данных в космических системах связи составляет от единиц до сотен килобайт в секунду. В этих системах, как правило, отказываются от непрерывности обслуживания и не предъявляют жестких требований к оперативности доставки сообщений. В таком режиме работает <электронная почта> (поступившая информация запоминается бортовым компьютером и доставляется корреспонденту в заранее определенное время суток). При радиотелефонной связи в спутниковых системах используют цифровую передачу сообщений, при этом обязательно должны выполняться общепринятые международные стандарты. В таких системах задержка сигнала на трассе распространения не должна превышать 0,3 с и переговоры абонентов не должны прерываться во время сеанса связи. Обслуживание абонентов должно быть непрерывным и происходить в реальном масштабе времени. При построении радиотелефонной спутниковой сети необходимо в этом случае учитывать, что: -Спутники должны оснащаться высокоточной системой ориентации для удержания луча их антенны в заданном направлении; -Число спутников в системе должно быть достаточным для обеспечения сплошного и непрерывного покрытия зоны обслуживания; -Для обеспечения достаточного числа каналов связи должны применяться многолучевые антенные системы, работающие на высоких частотах (более 1,5 ГГц), что значительно усложняет конструкцию антенн и космических аппаратов (КА); -Для обеспечения непрерывности радиотелефонной связи через спутник, оснащенный многолучевыми антенными системами, требуется большое число узловых станций с дорогим коммуникационным оборудованием. Во многих случаях абоненту необходимо знать свое местоположение (координаты) на Земле. Значительный прогресс в развитии СПСС достигнут благодаря внедрению новых технических решений, ключевыми из которых можно считать: обработку сигнала на борту спутника-ретранслятора, создание перспективных сетевых протоколов обмена информацией и применение недорогих портативных пользовательских терминалов с малым энергопотреблением. Развитию СПСС способствуют микроминиатюризация функциональных узлов коммуникационного оборудования. Применение метода CDMA, который основан на использовании широкополосных сложных сигналов, способствует успешному развитию СПСС. Пользовательский сегмент СПСС. Системы персональной спутниковой связи обеспечивают следующие виды услуг. 1.Связь абонентов, имеющих персональные спутниковые терминалы (ПСТ) между собой. 2.Дуплексная связь абонентов, имеющих ПСТ с абонентами телефонной сети общего пользования, пейджинговых и сотовых сетей, а также частных каналов связи, если указанные сети подключены к интерфейсам связи шлюзовых станций. 3.Определение местоположения (координат) абонентов СПСС. Для организации спутниковой связи применяются переносные ПСТ и мобильные терминалы. Аналогично системе сотовой связи с помощью таких терминалов можно установить связь между абонентами за 2 с. В настоящее время многие фирмы предлагают абонентам следующие типы спутниковых терминалов: портативные терминалы (спутниковый телефон); переносные персональные терминалы; мобильные терминалы для автотранспортных, авиа- и морских средств; малогабаритные пейджинговые терминалы; терминалы для коллективного пользования. Персональные спутниковые терминалы подвижной связи работают в диапазонах частот 137-900 и 1970-2520 МГц, которые практически не отличаются от диапазона частот сотовой связи (450-1800 МГц). Средняя мощность передатчика невелика и составляет, например, для спутникового терминала системы Iridium 15-400 мВт. Спутниковый телефон представляет собой малогабаритную конструкцию со встроенной антенной, не требующей ориентации на спутник. Весит он около 800 г - несколько больше, чем обычный сотовый телефон. Сопряжение спутникового телефона с сетями сотовой связи обеспечивает дополнительное устройство - SIM-карта. (В настоящее время такие карты имеют телефоны стандартов GSM и D-AMPS). Спутниковый телефон обладает простой системой управления. Набор номера производится с помощью кнопочного наборного поля. Система автоматически находит свободный канал и закрепляет его за абонентом на время разговора. В таких телефонах, как правило, используется временное или частотное уплотнение каналов. В последнее время появились спутниковые системы связи на основе технологии VSAT(Very Small Aperture Terminal), которые называются спутниковые терминалы с малой апертурой. Данная технология позволяет получить спутниковые терминалы с диаметром антенн до 2,5 м. Во всем мире насчитывается около 150 тыс. спутниковых терминалов. Они устанавливаются, как правило, в непосредственной близости от рабочего места абонента и, по существу, являются персональным средством связи. Большинству абонентов спутниковых систем связи необходима не высокая скорость передачи информации, а возможность подключения терминала к различной периферийной аппаратуре. Скорость передачи информации - понятие весьма условное. Даже при малой скорости (64Кбит/с) VSAT-терминал обеспечивает одновременную передачу нескольких телефонных разговоров, поддерживает обмен данными и факсимильными сообщениями. При необходимости эта скорость может быть увеличена до 512 Кбит/с, а в некоторых терминалах до 2048 Кбит/с. Абонент получает более или менее качественную телефонную связь, передачу факсимильных сообщений и низкоскоростную передачу данных. При подключении персонального компьютера (ПК) к спутниковому терминалу можно получить скорость обмена файлами в реальном масштабе времени примерно 0,5-1 страница текста в секунду. Характеристики спутниковых терминалов семейства Inmarsat приведены в таблице 7 Таблица 7. Одной из разновидностей стационарного терминала является спутниковый таксофон. Отдельную группу абонентских терминалов составляют алфавитно-цифровые и цифровой пейджеры. Скорость передачи информации относительно невысока и составляет 2400 бит/с (абонентские терминалы Globalstar в некоторых режимах способны обеспечивать скорость до 9600 бит/с). Передаче информации предшествует процесс установления соединения, занимающий по времени от 2 до 30 с. 2.Абонентские системы для передачи факсимильных сообщений. 2.1.Общие сведения. Факсимильной связью называется передача неподвижных изображений по каналам связи. Принимаемые изображения воспроизводятся на твердом носителе (специальной или обычной бумаге), поэтому факсимильная связь относится к документальным видам связи (документальная факсимильная связь - ДФС). Документ, подлежащий передаче, может быть напечатан или написан вручную. Он может содержать текст, чертежи, рисунки, подписи, оттиски печатей, быть черно-белым, полутоновым, многоцветным. В последнем случае воспроизведение копии (факсимиле) будет черно-белым, так как системы ДФС рассчитаны на передачу наиболее широко распространенных двухградационных черно-белых документов. Рисунок 8 Структурная схема факсимильной передачи. Принцип преобразования изображения передаваемого документа в электрический сигнал состоит в следующем. Основным элементом, осуществляющим фотоэлектрическое преобразование (ФЭП) в современных факсимильных аппаратах, является сканер на основе линейки миниатюрных приборов с зарядовой связью (ПЗС). Совокупность ПЗС <просматривает> расположенную под ними узкую полосу (шириной порядка 1/8 мм) изображения передаваемого документа. Эта полоса называется строкой. Световой поток, отраженный от поверхности растр-элемента, т.е. участка строки, находящегося под соответствующим прибором с зарядовой связью, вызывает в приборе зарядовый пакет электронов, величина которого пропорциональна силе отраженного от растр-элемента светового потока. С помощью двух сдвиговых транспортных ПЗС-регистров зарядовые пакеты переносятся вдоль линейки ПЗС в выходное устройство, где преобразуются в импульсы видеосигнала. После <просмотра> и формирования импульсов видеосигнала одной строки документ протягивается под линейной ПЗС для просмотра и передачи сигналов следующей строки и т.д. Сканирование элементов строки передаваемого документа совместно с процессом переноса зарядов вдоль линейки ПЗС в выходное устройство называется строчной разверткой. Скорость строчной развертки определяется частотой тактовых импульсов, поступающих на сдвиговые транспортные ПЗС-регистры. Минимальные размеры элементов строки, которые могут быть различимы сканирующей системой, определяют разрешающую способность фотоэлектрического преобразователя вдоль строки. Очевидно, что разрешающая способность вдоль строки зависит от плотности расположения ПЗС на линейке. Сканирующая система современных факсимильных аппаратов обеспечивает разрешающую способность вдоль строки 8 точек/мм. Разрешающая способность по вертикали (по кадру) зависит не только от размеров ПЗС, но и от величины протяжки документа после передачи очередной строки и составляет 3,85 линий/мм в стандартном режиме работы, 7,7 линий/мм в улучшенном (FINE) режиме и около 12 линии/мм при сверхвысоком (Super Fine) режиме разрешающей способности. Большее разрешение позволяет передавать мелкий шрифт или сложную графику, но время передачи также возрастает пропорционально. Следует отметить, что разрешение определяется передающей стороной, а принимающая подстраивается под нее. Следующим параметром факсимильной передачи является модуль взаимодействия M= L/(3,14*d) , где L- длина строки развертки, d- расстояние между серединами соседних строк, называемое шагом развертки. Равенство модулей взаимодействия совместно работающих факсимильных аппаратов обеспечивает сохранение пропорциональности размеров изображения оригинала и копии документа по горизонтали и вертикали. Рекомендациями МККТТ Т.2 ч Т.4 установлено L=215 мм, M=264 для стандартного режима работы нецифровых факсимильных аппаратов. В соответствии с рекомендациями Т.4 число элементов изображения на строке развертки номинальной длины L=215 мм составляет 1728, а число строк в одной странице номинальной длины 297 мм (формат А4) равно 1145 (стандартный режим работы).Процессом сканирования документа по горизонтали и вертикали управляет устройство развертки. На приемной строке импульсы видеосигнала поступают в синтезирующее устройство (устройство записи, принтер). В факсимильных аппаратах широко используется термографический метод записи с помощью линейки микрорезисторов на специальную термочувствительную бумагу. Импульсы видеосигнала через ячейки регистра сдвига поступают на соответствующие микрорезисторы, находящихся в соприкосновении с поверхностью термочувствительной бумаги. При локальном нагреве микрорезистором термочувствительного слоя бумаги он меняет свой цвет в точке нагрева. В современных факсимильных аппаратах также применяется струйный способ записи на обычную бумагу с помощью специальной краски. Для безыскаженного воспроизведения копии документа, записывающее устройство приемного аппарата должно работать согласованно с анализирующим устройством (сканером) аппарата передающей стороны. Для этого, во-первых, сканирование строки и ее запись должны осуществляться с одной скоростью и, во-вторых, считывание и запись должны начинаться с одинаковых положений на оригинале и копии. Оба этих условия обеспечивают устройства синхронизации, управляющие устройствами разверток. 2.2. Устранение избыточности факсимильных сообщений. Факсимильный способ передачи обладает универсальностью, поскольку позволяет передавать любые графические образы документов. Однако для передачи некоторых типов сообщений, например, машинописных, требуется передавать в канал связи существенно больше единичных элементов, чем при обычном способе передачи символов соответствующими кодовыми комбинациями телеграфного кода. Действительно, при числе факсимильных строк в одной странице формата А4 равном 1145 и числе растр-элементов на одной строке 1728 для передачи одной страницы факсимильным методом потребуется передать около 2 млн. импульсов видеосигнала. В то же время на странице формата А4 размещается до 1600 символов машинописного текста. При использовании 8-разрядных кодовых комбинаций потребуется всего примерно 0,013 млн. единичных элементов, то есть в 150 раз меньше. Соответственно, во столько же раз меньше будет время передачи документа. Приведенный пример иллюстрирует введение избыточности в передаваемое факсимильным методом сообщение и необходимость сокращения избыточности в системах документальной факсимильной связи. В современных факсимильных аппаратах в соответствии с рекомендацией МККТТ Т.30 для устранения избыточности используется одномерная схема кодирования модифицированным кодом Хаффмена - МКХ (в рекомендации Т.30 обозначен как МН). Суть этого метода состоит в следующем. При сканировании строки изображения последовательности черных и белых растр-элементов преобразуются, соответственно, в последовательности нулей и единиц (серии <черного> и серии <белого>). На основании статистического анализа большого числа типовых документов были определены вероятности появления различных длин серий <белого> или <черного>. Значения длин серий, которые имеют большую вероятность появления, кодируются короткими комбинациями единиц и нулей, и наоборот, длины серий редко встречающиеся в передаваемых сообщениях, кодируются длинными кодовыми комбинациями. Такой метод кодирования длин серий, позволяет получить для машинописного текста сокращение времени передачи от 5,5 (для листа полностью заполненного текстом) до 18 раз (для малозаполненного листа). Для уменьшения размеров кодовой таблицы, отображающей соответствие между длинами серий и передающими их значения кодовыми комбинациями, используется модифицированная процедура кодирования. В основе этой модификации лежит представление длины серии /\ в виде /\i = 64*Ni+Ki, т.е. каждая серия элементов изображения разбивается на две серии - основную длиной 64 ( - целое число) и завершающую 64*Ni (Ni - целое число) и завершающую Ki длиной 0... 63. Значения Ki с учетом их вероятностей кодируются кодовыми комбинациями так называемых оконечных кодовых слов (ОКС). Значения Ni кодируются комбинациями начальных кодовых слов (НКС) (также с учетом вероятностей ). Таким образом, длина серии одинаковых по цвету элементов передается в канал составной кодовой комбинацией, состоящей из начального кодового слова и оконечного кодового слова. При такой модификации кодирования необходимы две кодовые таблицы - для НКС и ОКС, которые содержат, соответственно, 27 (1728/64) и 64 строки. При обычном методе кодирования кодовая таблица содержала бы 1728 строк. Код МКХ учитывает, что длины серий <черного> и <белого> имеют разную статистику, поэтому используются отдельные таблицы кодирования для серий <черного> и <белого>. Для обозначения конца кодируемой строки используется специальная кодовая комбинация конца строки (КС) 000... 01 (12 элементов), которая не встречается в кодах длин серий. Принято также, что первая комбинация в строке отображает длину серии <белого>. Если строка начинается с черных элементов, то длина серии белого считается равной нулю. Для иллюстрации часть кодовых слов МКХ приведена в таблице 8. Таблица 8. Рекомендация Т.4 МККТТ кроме МКХ допускает применение двумерного, так называемого модифицированного кода выбора относительно адреса элемента - READ (обозначается в Т.30 как MR). В этом коде кодируется позиция каждого меняющегося элемента сканируемой строки. При этом кодируется расстояние до предыдущего меняющегося элемента опорной строки, расположенной непосредственно над кодируемой. Каждая строка после кодирования используется в качестве опорной для следующей кодируемой строки. Таким образом, осуществляется учет корреляции растр-элементов и в вертикальном направлении, что позволяет увеличить коэффициент сжатия по отношению к одномерным методам кодирования. Сжатие факсимильных сообщений приводит к снижению помехоустойчивости передачи, так как возникновение одной ошибки в кодовой комбинации при восстановлении изображения вызывает неверное воспроизведение длины серии <черного> и <белого>. При этом чем больше коэффициент сжатия, тем заметнее искажения воспроизводимого документа. Поэтому при использовании методов сжатия применяются различные способы повышения верности передачи, например, решающая обратная связь для повторной передачи искаженных элементов сообщения. Кроме того используются методы, учитывающие собственную избыточность факсимильных сообщений и служащие для маскирования ошибок на изображении, в результате чего часть ошибок исправляется, а оставшиеся становятся в среднем менее заметными для наблюдателя. С этой целью могут использоваться следующие процедуры: 1.Замена всей искаженной строки белой строкой; 2.Повторение предыдущей строки; 3.Применение корреляционного метода, использующего корреляцию между смежными местами изображения для реконструкции части изображения, и ряд других приемов. 4.Процедура сжатия факсимильного сообщения осуществляется компрессором, а восстановление избыточности - экспандером (см. рисунок 8). 2.3. Модуляция в факсимильных аппаратах. Сигналы на выходе кодера, осуществляющего сжатие (компандирование) факсимильного сообщения, не могут быть переданы непосредственно через каналы телефонной сети общего пользования, поскольку спектр этих сигналов (импульсов постоянного тока) не совпадает с полосой пропускания канала тональной частоты (ТЧ). Это вызывает необходимость использования модемов в факсимильных аппаратах. Модемы в современных факсимильных аппаратах могут работать на различных скоростях (обычно 19200/14400/9600/7200/4800/ 2400 бит/с). Это позволяет осуществлять адаптацию к каналу связи в зависимости от его качества и поддерживать приемлемую верность передачи сообщения. В модемах используются многократные виды модуляции, позволяющие одним единичным элементом сигнала передавать несколько бит информации. В частности, работа на скорости 9600 бит/с осуществляется в соответствии с рекомендацией МККТТ V.29 комбинированной амплитудно-относительно фазовой модуляцией с несущей 1700 Гц. Соответствие между параметрами модулированного элемента сигнала и значениями передаваемых им четырехэлементных групп двоичных элементов сообщения указано в таблице 9. Таблица 9. 2.4. Устройство и функциональные возможности современного факсимильного аппарата. В соответствии с рекомендацией МККТТ F.180 по своим функциональным возможностям факсимильные аппараты подразделяются на четыре группы. Факсимильные аппараты 1 и 2 группы с аналоговыми способами передачи к настоящему времени устарели. Наиболее распространены аппараты третьей группы (Group III или G3FAX), которые характеризуются цифровой формой представления видеосигнала, использованием сжатия факсимильного сообщения, адаптацией скорости передачи модема к качеству канала связи, применением методов повышения верности передачи. Время передачи страницы А4 с разрешающей способностью 3,85 лин/мм по каналу ТЧ составляет около 1 мин. Аппараты 4 группы предназначены для работы по каналам сетей передачи данных . Рисунок 9 Структурная схема цифрового факсимильного аппарата 3-й группы. 2.5. Процедура взаимодействия факсимильных аппаратов. Процедура взаимодействия факсимильных аппаратов описана в рекомендации Т.30 МККТТ. В ней рекомендовано разделять сеанс взаимодействия на пять фаз: 1.Установление соединения; 2.Доинформационная процедура (идентификация возможностей и выбор нестандартных услуг); 3.Передача информации (в том числе защита от ошибок, контроль за каналом); 4.Послеинформационная процедура (сигнал конца сообщения, подтверждение, сигналы многодокументной процедуры); 5.Отбой соединения. Для реализации процедуры взаимодействия сторон рекомендуются две системы сигнализации: простая (с одним тоном) для факсимильных аппаратов 1-й и 2-й групп и сложная (с двоично-кодированными сигналами), главным образом, для аппаратов третьей группы. В рекомендации Т.30 приводятся алгоритм взаимодействия и форматы сигналов взаимодействия. В фазе установления соединения вызывающий факсимильный аппарат набирает номер, устанавливается соединение, отвечающий факсаппарат <поднимает трубку>. Вызывающий аппарат передает тональный сигнал с частотой 1100 Гц. Его назначение состоит в том, чтобы сообщить удаленной стороне, что звонит факсаппарат. В ответ принимающий аппарат посылает сигнал с частотой 2100 Гц, благодаря которому вызывающая сторона определяет, что на приемной стороне к линии связи подключен тоже факсаппарат. Фаза <доинформационная процедура> состоит из нескольких этапов. На первом этапе аппараты информируют друг друга о номерах групп, режимы работы которых они поддерживают, и выбирают приемлемый для обеих сторон номер группы. На втором этапе автоматически осуществляется выбор скорости передачи, штрихового или полутонового режима работы и модуля взаимодействия. Сигнал автоматического выбора скорости передачи представляет собой чередование 1 и 0 со скважностью 2 и частотами 600, 1200, 2400 и 4800 Гц для скорости передачи 1200..... 9600 бит/с соответственно. Сигнал передается не менее 7 с после пуска передающего факсаппарата. При штриховом режиме работы, когда обеспечивается передача и прием только двух градаций оптической плотности передаваемого изображения, сигнал выбора штрихового режима передается вслед за сигналом выбора скорости и представляет собой трижды повторяющиеся 40-элементные последовательности специального вида, дополняемые до конца строки нулями. Далее передается сигнал выбора модуля взаимодействия. Модуль вза-имодействия в цифровых факсаппаратах выбирается из ряда 552, 576, 1152 (зависит от разрешающей способности). Сигнал выбора модуля взаимодействия также представляет собой 40-элементную двоичную последовательность, соответствующую выбираемому значению модуля, дополняемую до конца строки нулями. Кроме выбора модуля взаимодействия осуществляется и выбор метода сжатия. Затем факсаппараты обмениваются сигналами синхронизации и сигналами автоматического пуска записи. На этом завершается фаза <доинформационная процедура>. Обмен командами и ответами в течение этой фазы происходит со скоростью 300 бит/с по специальному низкоскоростному протоколу V.21 ch.2. Во время фазы <передача информации> помимо передачи информационного сообщения осуществляется контроль ошибок, их исправление, контроль за состоянием канала и в случае необходимости переход на новую скорость передачи, соответствующую текущему качеству канала. Кроме того в начале фазы передается логотип вызывающей стороны (название компании или фамилия владельца факсаппарата, другие его реквизиты). После окончания передачи документа наступает фаза <послеинформа-ционная процедура>, во время которой передается информация, касающаяся: 1. Cигнализации конца сообщения; 2. Cигнализации подтверждения приема сигнала конца сообщения; 3. Cигнализации многостраничной передачи; 4. Cигнализации о конце факсимильной процедуры (сигнал остановки - трижды повторяющаяся 40-элементная двоичная последовательность специального вида, дополненная до конца строки нулями). Сигнал остановки поступает не ранее, чем через 0,5 с после остановки передающего факсимильного аппарата. Во время фазы <отбой соединения> происходит разъединение соединения автоматически или вручную. 3.Многофункциональные терминалы. 3.1 Многофункциональные терминалы на базе персонального компьютера. Современный персональный компьютер при оснащении его необходимым периферийным оборудованием и программным обеспечением может быть превращен в мультисервисный/мультимедийный терминал. Такой мультисервисный терминал позволяет реализовать телекоммуникационные услуги в различных информационных средах (данные, речь, видео). Самый простой вариант использования персонального компьютера как терминала - это передача сообщений при прямом соединении компьютеров без использования сети связи между ними. Здесь может использоваться как кабельное, так и беспроводное соединение, например, с помощью инфракрасного излучения. При работе через каналы телефонной сети общего пользования необходимы модемы, осуществляющие, во-первых, взаимодействие с сетью, а во-вторых, согласование параметров передаваемых сигналов со свойствами канала связи. Модемы могут использоваться как внешние по отношению к компьютеру, так и внутренние, находящиеся внутри системного блока компьютера. При подключении к компьютеру соответствующих устройствах ввода/вывода (микрофона, головных телефонов или динамиков, видеокамеры) персональный компьютер можно использовать для передачи речи, видеосвязи, доступа в Интернет и получения других услуг. Разумеется, для этого необходимо соответствующее программное обеспечение. Для реализации тех или иных телекоммуникационных услуг может потребоваться, чтобы персональный компьютер поддерживал следующие интерфейсы: 1.Простой интерфейс для прямого соединения компьютеров; 2.Аналоговый интерфейс с телефонной сетью; 3.Цифровой интерфейс с сетью ISDN; 4.Радиоинтерфейс с сетями подвижной связи, что особенно важно для портативных компьютеров; 5.Интерфейс с различными типами локальных сетей, а такие с сетью АТМ. Современные технологии обмена сообщениями позволяют в течение одного сеанса связи передавать различные виды информации. Так, например, сообщения электронной почты могут содержать текст, звук и видео в сочетании друг с другом. В этом смысле персональный компьютер может рассматриваться как мультимедийный терминал. 3.2 Универсальный терминал на базе телевизионного приемника. Существенную часть стоимости персонального компьютера составляет стоимость дисплея, вместо которого можно использовать телевизор. Кроме того, при использовании компьютера в качестве многофункционального терминала его ресурсы используются частично. Эти обстоятельства определяют желание многих пользователей иметь более дешевый универсальный терминал на базе имеющегося у них телевизионного приемника. Для того, чтобы превратить телевизор в универсальный терминал к нему необходимо добавить специальное устройство - ТВ-приставку (Set-Top Box, STB). ТВ-приставки могут подключаться через модем к сети связи и поддерживать в интерактивном режиме банковские операции и электронные покупки. Усовершенствованные ТВ-приставки могут поддерживать доступ в Интернет, включая электронную почту, Web-поиск, а также услуги IP-телефонии. При добавлении дисководов возможна организация полноценной электронной почты и загрузка Web-файлов (включая звук и цифровое фото). Таким образом, осуществляется функциональная конвергенция телевизионного приемника и персонального компьютера. 3.3 Персональные интеллектуальные коммуникаторы. Традиционные телефоны имеют ограниченный набор функций по обработке и хранению информации, которые обычно ограничиваются хранением в памяти телефонных номеров. Больший набор функций по хранению информации поддерживают органайзеры (ведение дневников, записных книжек, списка адресов), однако, они не реализуют связные услуги. С другой стороны, компьютеры обеспечивают универсальный набор услуг телекоммуникаций, по обработке и хранению информации, но дорогостоящи и недостаточно портативны . В связи с этим имеется потребность в относительно дешевых, портативных и мобильных терминалах, обладающих перечисленными выше возможностями. Такие устройства, являющиеся результатом конвергенции телефона, персонального органайзера и компьютера, называются персональными интеллектуальными коммуникаторами (Personal Intellectual Communicator, PIC). Другое название - персональный цифровой помощник (Perconal Digital Assistant, PDA). Примером такого устройства является коммуникатор Newton Massadge Pad. Для подключения к сетям мобильной связи в коммуникаторе используется радиоинтерфейс с использованием платы PCMCIA. Для реализации связных услуг используются протоколы Интернета TCP/IP и HTTP. В устройстве можно реализовать широкий набор поисковых услуг, а также компьютерные игры. Кроме работы с дневником, хранения рукописных заметок, обработки адресов, расчетов можно реализовать различные приложения, программируемые индивидуально с использованием объектно-ориентированного языка высокого уровня Newton Script.  Перспективы развития терминальных устройств. Как показывают прогнозы, можно полагать, что дальнейшая эволюция терминальных устройств будет происходить в двух направлениях. Первое направление - это создание универсальных устройств, поддерживающих все услуги, второе - разработка специализированных устройств для специальных применений. В общем случае, терминалы будут включать в себя базовый сетевой интерфейс и подсистему, ориентированную на приложения. При этом для программирования приложений используются специальные языки типа Java (универсальный язык для программирования Интернет- приложений). Приложения будут загружаться из серверов, а выполняться в терминале специальной программной, например, Java-процессором. Разумеется, виды предоставляемых услуг будут определяться возможностями сети, к которой подключен терминал. Однако интеллектуальные возможности терминала помогут реализовать новые услуги и на базе сетей, которые ранее использовались только для вещания (сети телевидения и радиовещания). Так, например, интерактивные услуги можно реализовать посредством передачи запроса к серверу с использованием наземной сети связи, а передачу в обратном направлении запрошенного информационного ресурса - по каналу системы платного спутникового телевидения. Таким образом, возможно, что в ближайшем будущем возникнет новый рынок терминалов с существенно более высоким интеллектом, чем у телефонов, но все-таки меньшим, чем у современных персональных компьютеров. При этом такие терминалы должны быть относительно дешевыми при высокой производительности и многофункциональности. Список литературы. 1. Лебедянцев В.В. Изучение многофункционального оконечного устройства для телефонной и факсимильной связи. - Новосибирск: СибГУТИ, 1999.- 28 с. 2. Иванова Т.И. Абонентские терминалы и компьютерная телефония. - М.: Эко-Трендз, 1999.- 240 с. 3. Дьяконов В.П.,Смердов В.Ю. Бытовая и офисная техника связи.-М.: Солон-Р, 1999.-368 с. 4. Лебедянцев В.В. Многофункциональный терминал на базе персонального компьютера для сети документальной электросвязи. Учебное пособие. Новосибирск: СибГУТИ, 2001.- 83 с. 5. Кох Р., Яновский Г. Эволюция и конвергенция в электросвязи. - М.: Радио и связь, 2001.- 208 с.