Инфокоммуникации - это новая отрасль экономики, которая развивается как единое целое информационных и телекоммуникационных технологий.
В инфокоммуникацияхтехнологии связи используются как средство передачи информации различной природы на произвольные расстояния.
В прошлом телекоммуникационные и информационные технологии развивались отдельно и, по сути, независимо друг от друга. Предоставление телекоммуникационных услуг было неразрывно связано с организациями, называемыми операторами связи, которые выстраивали свой бизнес на продаже голосового трафика. Информационные технологии в свою очередь развивались самостоятельно и были связанны с разработкой программного обеспечения.
Однако постепенное развитие цифровых технологий привело к тому, что для того чтобы оперативно обмениваться информацией компьютеры стали объединяться в небольшие локальные сети. В них стали появляться специализированные мощные компьютеры - серверы, ресурсы которых стали доступны другим пользователям сети. Это в свою очередь способствовало развитию сетевых технологий, поскольку возрастала потребность в надежных высокоскоростных системах передачи.
Со временем возникла необходимость в объединении разрозненных сетей, находящихся на большом расстоянии друг от друга. Так стал зарождаться Интернет, который, по сути, является сетью между сетями (перевод: inter - между или среди, net - сеть). То есть Интернет объединяет локальные сети в одну глобальную сеть.
Такая сеть оказалась востребованной на рынке, что привело к быстрому развитию Интернета. Более того, оказалось, что возможности этой сети позволяют передавать не только данные, но также голос и видео.
Бурный рост интернет-компаний, представляющих различные сетевые сервисы, ознаменовал собой переход от "экономики трафика" к "экономике сервиса". Будущее телекоммуникаций неразрывно связано с развитием сервисов.
Интеграция телекоммуникаций и информационных технологий в единую отрасль -инфокоммуникации - общемировая тенденция, ориентированная на развитие телекоммуникационной сети и расширение на её основе числа глобальных информационных сервисов.
В течение ближайших лет термин инфокоммуникации приобретет большее употребление, поскольку возрастет количество компаний, в которых телекоммуникации и информационные технологии будут составлять основу бизнеса. Современные инфокоммуникационные системы и сети представляют сложный комплекс разнообразных технических средств, обеспечивающих передачу различных сообщений на любые расстояния с заданными параметрами качества. Основу инфокоммуникационных систем составляют многоканальные системы передачи по электрическим, волоконно-оптическим кабелям и радиолиниям и предназначены для формирования типовых каналов и трактов. С использованием систем передачи создана инфокоммуникационная сеть страны, реализованная в виде комплексатехнологически сопряженных сетей электросвязи общего пользования, ведомственных и частных сетей электросвязи на территории России, охваченная общим централизованным управлением и называемая Взаимоувязанной сетью связи Российской Федерации (ВСС РФ).
Взаимоувязанная сеть связи, как информационная транспортная среда, кроме сетей передачи привычных сообщений, позволит создать:
- цифровую сеть связи с интеграцией служб, обеспечивающую полностью цифровые соединения между оконечными устройствами для предоставления абонентам широкого спектра услуг для передачи телефонных и нетелефонных сообщений, доступ к которым осуществляется через ограниченный набор стандартизированных многофункциональных интерфейсов;
- интеллектуальную сеть, которая предоставит абонентам расширенный набор услуг в заданное время в заданном месте, например, установления телефонного соединения с оплатой за счет вызываемого абонента, вызов по кредитной карте, общение по сокращенному набору номера, телеголосование и др;
- сотовые мобильные сети связи, предоставляющие абоненту, находящемуся в движении, получить услуги связи в любом месте;
- широкополосные цифровые сети с интеграцией услуг со скоростью обмена информацией свыше 140 Мбит/с;
- высокоскоростные сети на основе транспортирования информации с помощью технологии асинхронного режима переноса (Asynchronous Transfer Mode – ATM).
Материал, изложенный в цикле лекций, является основой для изучения таких специальных дисциплин как “Многоканальные телекоммуникационные системы”, “Спутниковые и радиорелейные системы передачи”, “Волоконно-оптические системы передачи” и др.
Изучение дисциплины “Основы построения инфокоммуникационных систем и сетей” предусматривает соответствующую подготовку студентов по дисциплинам “Теория электрической связи” и “Теория электрических цепей”, владение основными понятиями и определениями этих дисциплин, таких как: четырехполюсник и его основные параметры и характеристики, сообщение, сигнал, канал передачи, система передачи, частотное и временное разделение каналов, условия неискаженной передачи в системах с частотным и временным представлением сигналов, прямое и обратное преобразование Фурье, элементы теории случайных процессов.
Тема 1. Основные понятия и определения. Классификация систем электросвязи. Уровни передачи
Раздел 1.1. Основные понятия и определения
Развитие человеческой цивилизации - это непрерывное и динамичное развитие средств общения от личного до общественного, от примитивных с помощью жестов, мимики, наскальных рисунков, звуков и света и оптических семафоров до создания глобальных телекоммуникационных систем и сетей, обеспечивающих передачу, прием, обработку, распределение и хранение различной информации.Под информацией понимается совокупность сведений о событиях, явлениях, процессах, понятиях и фактах, предметах и лицах независимо от формы представления.
Телекоммуникационные системы – это комплекс технических средств, обеспечивающихэлектрическую связь- электросвязьопределенного типа.
В приведенном определении есть ключевые слова “cвязь” и “’электросвязь”.
Связь (communication) – обмен информацией или пересылка информации с помощью средств, функционирующих в соответствии с согласованными правилами (называемых в конкретных условиях протоколами).
Международная Конвенция по электросвязи определила “электросвязь” (Найроби, 1982 год) как “…передачу, получение и прием знаков, сигналов, письменного текста, изображений и звуков или сообщений любого рода по проводной, радио и оптической или другим электромагнитным системам …”.
В Основных положениях развития ВСС РФ “электросвязи” дается такое определение: электросвязь (telecommunication) – передача или прием знаков, сигналов, текстов, изображений, звуков по проводной, оптической или другим электромагнитным системам. Это определение может быть выражено в такой форме: электросвязь это передача и прием сообщений с помощью сигналов электросвязипо проводной, радио, оптической или другим средам распространения.
Вышеприведенные определения содержат слова: сообщение, сигнал, сигнал электросвязи.
Сообщение – форма представления информации для передачи ее от источника информации к потребителю. Применительно сфере телекоммуникаций сообщение это информация, передаваемая с помощью электромагнитных сигналов средствами электросвязи. Примеры сообщений: текст телеграммы, речь, музыка, фототелеграмма - факс, телевизионное изображение, данные на выходе вычислительной машины, команды в системах телеуправления и телеконтроля и др.
Сигнал – материальный носитель или физический процесс, отражающий (несущий) передаваемое сообщение. Классификация сигналов может быть самой разнообразной, но особый интерес представляют электрические сигналы, называемые сигналами электросвязи,и представляющими электрические напряжения или токи, изменение параметров которых во времени отражает передаваемое сообщение. К электрическим сигналам относятся: телефонные, телеграфные, факсимильные сигналы, сигналы передачи данных, сигналы телевизионного и звукового вещания, сигналы телеконтроля и телеуправления.
С понятием телекоммуникационные системы и тесно связано понятие телекоммуникационные сетиили сети, представляющие совокупность пунктов, узлов и линий (каналов, трактов) их соединяющих.
Раздел 1.2. Классификация систем электросвязи
Телекоммуникационные системы и телекоммуникационные сети, взаимодействуя друг с другом, образуют систему электросвязи – комплекс технических средств, обеспечивающих электросвязь определенного вида.
Классификация систем электросвязи весьма разнообразна, но в основном определяется видами передаваемых сообщений, видами среды распространения электрических сигналов (рис. 1.1) и способами распределения информации: коммутируемые или некоммутируемые сети передачи сообщений.
Телекоммуникационные системы и сети, как отмечалось выше, представляют совокупность технических средств и осуществляют следующие операциипередачи сообщения от его источника до получателя:
- преобразование сообщения, поступающего от источника сообщения (ИС) в сигнал электросвязи;
- преобразование сигналов электросвязи в форму удобную для получателя сообщения (ПС);
- сопряжения сигналов электросвязи с каналами передачи и станциями коммутации (СК), установленными в оконечных пунктах (ОП) или узлах связи (УС).
Рис.1.1- Классификация систем электросвязи по видам передаваемых сообщений и среды распространения
Обобщенная структурная схема взаимодействия телекоммуникационных систем и сетей представлена на рис. 1.2, приняты следующие обозначения:
Рис. 1.2 - Взаимодействие телекоммуникационных систем и сетей
ИС – источник сообщения (информации);
ПР1 – преобразователь сообщения в электрический сигнал, называемым первичным электрическим сигналом(в дальнейшем просто “первичный сигнал”;
СК – станция коммутации, представляющая совокупность коммутационной и управляющей аппаратуры, обеспечивающая установление различного вида соединений (местные, междугородные, международные, входящие, исходящие и транзитные) и реализующей определенный метод коммутации (коммутация каналов, коммутация сообщений или коммутация пакетов);
ПР1 – преобразователь сообщения в первичный сигнал;
ОС1 – оборудование сопряжения, осуществляющее преобразование первичных сигналов в линейные электрические сигналы, физические характеристики которых согласуются с параметрами передачи среды распространения (СР);
ОС-1 – оборудование сопряжения, осуществляющее преобразование линейных электрических сигналов в исходные;
ПР-1 – преобразователь первичного сигнала в сообщение и ПС – получатель сообщения.
Комплекс технических средств и среды распространения, обеспечивающий передачу первичного сигнала в определенной полосе частот или с определенной скоростью передачи между сетевыми станциями или сетевыми узлами называется каналом передачи.
Комплекс технических средств и среды распространения, обеспечивающий преобразование первичных сигналов в линейные сигналы и их передачу по среде распространения называется системой передачи.
Линейные сигналы при прохождении по среде распространения испытывают затухание, подвергаются различного вида искажениям и помехам. Для устранения влияния этих факторов на качество передачи сигналов через определенные расстояния в зависимости от вида системы передачи устанавливаются усилители, регенераторы или ретрансляторы, которые вместе со средой распространения образуют линейный тракт системы передачи.
