История развития линий связи в России Первая ВЛ большой протяженностью была построена между Петербургом и Варшавой в 1854г В 1870х г введена в эксплуатацию Воздушная линия связи от Петербурга до Владивостока L=10 тыс. км. В 1939 г введена в эксплуатацию высокочастотная линия связи от Москвы до Хабаровска L=8 300 тыс. км. В 1851 г был проложен телеграфный кабель от Москвы до Петербурга изолированный гуттаперчевой лентой. В 1852 г был проложен первый подводный кабель через Северную Двину В 1866 г введена в эксплуатацию кабельная трансатлантическая магистраль телеграфной связи между Францией и США

История развития линий связи в России В гг в России построены первые воздушные городские телефонные сети (кабель насчитывал до 54жил с воздушно- бумажной изоляцией) В 1901г в России началось строительство подземной городской телефонной сети С 1902 по 1917 гг для увеличения дальности связи использовали ТПЖ с ферромагнитной обмоткой для искусственного увеличения индуктивности. С 1917 гг был разработан и испытан на линии телефонный усилитель на электронных лампах, в 1923 г была осуществлена телефонная связь с усилителями на линии Харьков-Москва- Петроград. С начала 30-х годов начали развиваться многоканальные системы передачи на основе коаксиальных кабелей.

История развития линий связи в России В 1936г была введена в эксплуатацию первая коаксиальная ВЧ телефонная линия на 240 каналов. В 1956г была сооружена подводная коаксиальная телефонная и телеграфная магистраль между Европой и Америкой. В 1965г появились первые опытные волноводные линии и криогенные кабельные линии с весьма малым затуханием. К началу 80-х гг были разработаны и испытаны в реальных условиях волоконно-оптические системы связи.

Виды линий связи (ЛС) и их свойства Различают два основных типа ЛС: - линии в атмосфере (радиолинии РЛ) - направляющие линии передачи (линии связи). типовые диапазоны длин волн и радиочастот Сверхдлинные волны (СДВ) Длинные волны (ДВ) Средние волны (СВ) Короткие волны (КВ) Ультракороткие волны (УКВ) Дециметровые волны (ДЦМ) Сантиметровые волны (СМ) Миллиметровые волны (ММ) Оптический диапазон км (кГц) км (кГц) 1,0... 0,1 км (0, МГц) м (МГц) м (МГц) ,1 м (0, ГГц) см (ГГц) мм (ГГц) ,1 мкм

Основными недостатками РЛ (радиосвязи) являются: -зависимость качества связи от состояния среды передачи и сторонних электромагнитных полей; -низкая скорость; недостаточно высокая электромагнитная совместимость в диапазоне метровых волн и выше; -сложность аппаратуры передатчика и приемника; - узкополосность систем передачи, особенно на длинных волнах и выше.

С целью уменьшения недостатков РЛ применяют более высокие частоты (сантиметровые, оптические диапазоны) дециметровый миллиметровый диапазон. Это цепь ретрансляторов, устанавливаемых через каждые 50 км-100км. РРЛ позволяют получать число каналов () на расстояния (до км); Эти линии в меньшей степени подвержены помехам, обеспечивают достаточно устойчивую и качественную связь, но степень защищенности передачи по ним недостаточна. Радиорелейные линии (РРЛ)

Сантиметровый диапазон волн. СЛ позволяют осуществлять многоканальную связь на «бесконечном» расстоянии; Спутниковые линии связи (СЛ) Достоинства СЛ -большая зона действия и передачи информации на значительные расстояния. Недостаток СЛ -высокая стоимость запуска спутника и сложность организации дуплексной телефонной связи.

Достоинства направляющих ЛС -высокое качество передачи сигналов, -высокая скорость передачи, -большая защищенность от влияния сторонних полей, -относительная простота оконечных устройств. Недостатки направляющих ЛС -высокая стоимость капитальных и эксплуатационных расходов, -относительная длительность установления связи.

РЛ и ЛС не противоставляются, а дополняют друг друга В настоящее время по линиям связи передаются сигналы от постоянного тока до оптического диапазона частот, а рабочий диапазон длин волн простирается от 0,85 мкм до сотен километров. -кабельные (КЛ) -воздушные (ВЛ) -волоконно-оптические (ВОЛС). Основные типы направленных ЛС:

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЛИНИЯМ СВЯЗИ -осуществление связи на расстояния до км в пределах страны и до для международной связи; -широкополосность и пригодность для передачи различных видов современной информации (телевидение, телефонирование, передача данных, вещание, передача полос газет и т. д.); -защищенность цепей от взаимных и внешних помех, а также от грозы и коррозии; -стабильность электрических параметров линии, устойчивость и надежность связи; -экономичность системы связи в целом.

Современное развитие кабельной техники 1.Преимущественное развитие коаксиальных систем, позволяющих организовать мощные пучки связи и передачу программ телевидения на большие расстояния по однокабельной системе связи. 2.Создание и внедрение перспективных ОК связи, обеспечивающих получение большого числа каналов и не требующих для своего производства дефицитных металлов (медь, свинец). 3.Широкое внедрение в кабельную технику пластмасс (полиэтилена, полистирола, полипропилена и др.), обладающих хорошими электрическими и механическими характеристиками и позволяющих автоматизировать производство.

4. Внедрение алюминиевых, стальных и пластмассовых оболочек вместо свинцовых. Оболочки должны обладать герметичностью и обеспечивать стабильность электрических параметров кабеля в течение всего срока службы. 5. Разработка и внедрение в производство экономичных конструкций кабелей внутризоновой связи (однокоаксиальных, одночетверочных, небронированных). 6. Создание экранированных кабелей, надежно защищающих передаваемую по ним информацию от внешних электромагнитных влияний и грозы, в частности кабелей в двухслойных оболочках типа алюминий сталь и алюминий свинец.

7. Повышение электрической прочности изоляции кабелей связи. Современный кабель должен обладать одновременно свойствами как высокочастотного кабеля, так и силового электрического кабеля, и обеспечивать передачу токов высокого напряжения для дистанционного электропитания необслуживаемых усилительных пунктов на большие расстояния.

РОСЖЕЛДОР

Кафедра “Связь”

Контрольная работа №1

по дисциплине

“История развития средств связи”

“Восстановление и развитие средств

связи после гражданской войны”

студента заочного фак – та

гр. 2 – МСУ

Иванова А. В.

шифр: 03 – ЭМУ – 477

Проверил:

Таран В.Н.

План

1. Введение

2. История развития проводной связи

3. История развития беспроводной связи

4. Краткая статистика

5. Заключение

6. Список используемой литературы

1. Введение ………………………………………………. 4

2. История развития средств связи …………………….. 6

2.1 Телеграф……………………………………………….. 6

2.2 Телефон…………………………………………………7

2.3 Радио ……………………………………………………9

3. Развитие беспроводной связи ………………………….16

3.1 Радиовещание ………………………………………….16

3.2 Кругосветная радиосвязь …………………………….. 17

3.3 Виды радиосвязи ………………………………………20

3.4 Радиолокация …………………………………………. 24

4. Статистика……………………………………………… 27

5. Заключение …………………………………………….. 29

6. Список используемой литературы ……………………30

Введение

Актуальность темы исследования. В жизни современного общества средства связи играют огромную интегрирующую роль. Уровень их развития является важнейшим показателем социального прогресса. В условиях глобального сообщества инфокоммуникационные технологии охватили все сферы деятельности человека. В настоящее время они позволяют по-новому формировать систему взаимодействия людей, знаний, культур.

Начиная с последней четверти XX века трансформационные процессы в обществе во многом обуславливаются огромным прорывом в развитии средств связи. Однако при очевидно возросшем значении инфокоммуникационных технологий история средств связи остается малоизученной. Между тем она представляет существенный интерес для понимания процессов развития общества, является неотъемлемой частью истории стран, отдельных регионов.

Общеизвестным фактом является то, что захват власти большевиками начался с почты, телеграфа, телефона и радиостанции. Иными словами, овладение средствами связи в период октябрьских событий 1917 г. являлось одним из определяющих факторов политической победы Советской власти. Очень велика была роль средств связи в Гражданской войне, один из эпицентров которой находился на территории Среднего Поволжья, включая земли Татарстана. В критических условиях владение телеграфной и телефонной связью являлось одним из ключевых ресурсов для обеспечения победы Красной Армии. В период мирного развития средства связи являлись важнейшим элементом реализации политико-идеологических установок властей.

Степень изученности проблемы. История средств связи никогда не относилась к приоритетным направлениям исторической науки, включая и историю индустриальную. Первые публикации появились в 1920-х гг., но они могут быть отнесены скорее к разряду источников. Исключением является статья начальника Волжско-Камского округа связи Я.Ф. Игошкина «Связь Татарской республики с соседними областями Волжско-Камского края», в которой делается попытка определения роли Казани как центра Волжско-Камского края в системе почтовой связи. Он иллюстрирует свой тезис на цифрах подачи переводов и телеграмм в Татарскую республику, Самарскую губернию и Москву из Чувашии, Удмуртии и Марий-Эл.

В довоенный период анализ связи как технического средства приводится в работах исследователей А. Васильева, М.А. Кокорина, В. Лебедева, П.О. Чечика, В.Б. Шостаковича. Роль радио в политике культурной революции анализируется А. Шигером.

Интерес к развитию истории средств связи возникает с 1950-х гг. Из фундаментальных исследований необходимо отметить монографию министра связи СССР Н.Д. Псурцева, в которой дается краткое изложение истории

Псурцев Н.Д. Развитие связи в СССР (1917-1967 гг.) / Н.Д. Псурцев. - М.: Связь, 1967.

Исследования, характеризующие историю развития радио, телевидения и их технической части приводятся в работах исследователей А. Бакакина, М.С. Глейзера, П.С. Гуревича и В.И. Ружникова.

В постсоветский период основное внимание концентрируется на вопросах деятельности цензуры в средствах связи. Этой тематике посвящены ряд исследований И.А. Бутенко и К.Э. Разлогова, Т.М. Горяевой ", СВ.

Очерки истории советского радиовещания и телевидения. - Ч. 1. (1917-1941) / Под ред. Г.А. Казакова, А.И. Мельникова, А.И. Воробьева. - М.: Мысль, 1972.

С 1970-х гг. история средств связи получила определенное освещение на примере отдельных регионов. При этом в работах преимущественно анализируются технические аспекты, посвященные телерадиовещательным системам российских регионов: Санкт-Петербурга, Горького, Кирова, Челябинской области, Тюменской области, Дальнего Востока. К ним относятся работы исследователей В.Е. Батакова и В.А. Ухина, Л.А. Васильевой" , Э.В Васильевской, О.Я. Гайдучок, В.В. Погарцева, СЮ. Тимофеевой, И. Фокина, A.M. Цирульникова, Ш. Чабдарова. В 1970-2000 гг. активно анализируются вопросы развития телерадиовещания союзных республик СССР.

Развитие проводной электрической связи.

2.1 Телеграф . Быстро развивалась в это время важная отрасль электротехники - техника средств связи. Проволочный телеграф в рассматриваемый период претерпел различные усовершенствования. В 1855 г. английский изобретатель Д. Э. Юз (1831 -1900) разработал буквопечатающий аппарат, нашедший широкое распространение. В основу работы телеграфного аппарата был положен принцип синхронного движения скользуна передатчика и колеса приемника. Опытный телеграфист на аппарате Юза мог передать до 40 слов в минуту. Быстрый рост телеграфного обмена и увеличение производительности телеграфных аппаратов натолкнулись на ограниченные возможности телеграфистов, способных достичь скорости передачи при длительной работе только до 240-300 букв в минуту. Требовалось заменить ручную работу телеграфиста специальными механизмами, предварительно фиксирующими информацию, а затем осуществляющими ее передачу с постоянной скоростью независимо от человека. Задача предварительной фиксации информации была решена английским изобретателем Ч. Уитстоном (1802-1875). В 1858 г. он создал перфоратор для набивания дырок в бумажной ленте, соответствующих точкам и тире азбуки Морзе. В этом же году он сконструировал и передатчик. В 1867 г. Уитстон изготовил телеграфный приемник, которым и завершил разработку своей приемно-передающей системы. В 1871 г. Стирис изобрел дифференциальное дуплексное телеграфирование, при котором два сообщавшихся пункта одновременно вели передачу и прием телеграмм. Проблемой последовательного многократного (мультиплексного) телеграфирования, при котором по одной и тон же линии можно было передавать или принимать более одной телеграммы, занимались Гинтль, Фришен, В. Сименс, Гальске и Т. А. Эдисон. Однако эту проблему блестяще решил французский механик Ж Бодо (1845-1903) в 1874 г., положив в основу пятизначный код, он сконструировал двукратный аппарат, скорость передачи которого достигала 360 знаков в минуту. В 1876 г. им был создан пятикратный аппарат, увеличивавший скорость приемопередачи в 2,5 раза. Помимо этих аппаратов, Бодо разработал дешифраторы, печатающие механизмы и распределители, ставшие классическими образцами телеграфных приборов. Аппаратура Бодо получила широкое распространение во многих странах и была высшим достижением телеграфной техники второй половины XIX в. Если в Европе использовали телеграфную аппаратуру Бодо, то" в США широкое распространение получили телеграфные приборы, в основе работы которых лежала квадруплексная схема, созданная Т. А. Эдисоном и Дж. Преслотом в 1874 г. Эта схема обеспечивала передачу четырех телеграмм по одной телеграфной линии. В России с 1904 г. на телеграфных линиях между Петербургом и Москвой использовались аппараты Бодо. Первые попытки передачи на расстояние неподвижных изображений относятся к началу второй половины XIX в. В 1855 г. итальянский физик Дж. Казелли сконструировал электрохимический фототелеграф (предшественник бильдаппарата) с открытой электрохимической записью изображения при приеме. Развитие телеграфной связи требовало строительства новых телеграфных линий и магистралей. В 1870 г. в России существовало 90,6 тыс.км телеграфных проводов и 714 телеграфных станций. В 1871 г. была закончена постройка длиннейшей по тому времени линии между Москвой и Владивостоком. К началу XX в. протяженность телеграфных линий в России составляла 300 тыс.км. Совершенствование техники и технологии изготовления кабелей, повышение их качества и износостойкости позволяло строить подземные телеграфные линии. С 1877 по 1881 г. в Германии, например, было проведено 20 подземных линий общей протяженностью около 5,5 тыс. км. В конце XIX в. в Европе было протянуто 2840 тыс. км кабеля, а в США - свыше 4 млн. км. Общая протяженность телеграфных линий в мире в начале XX в. составила около 8 млн. км. 2.2 Телефон . Наряду с совершенствованием проволочного телеграфа в последней четверти XIX в. появился телефон. Как отмечалось в 1-м томе «Очерков...», телефонный аппарат И. Ф. Рейса (правильнее- Райе), сконструированный в начале 60-х гг., не получил практического применения ". Дальнейшая разработка телефона связана с именами американских изобретателей И. Грея (1835-1901) и А. Г. Белла (1847-1922). Участвуя в конкурсе по практическому разрешению проблемы уплотнения телеграфных цепей, они обнаружили эффект телефонирования. 14 февраля 1876 г. оба американца сделали заявку на практически применимые телефонные аппараты. Поскольку заявка Грея была сделана на 2 часа позже, патент был выдан Беллу, а возбужденный Греем процесс против Белла был им проигран. Несколькими месяцами позже Белл продемонстрировал разработанный им электромагнитный телефон, который выполнял роль и передатчика и приемника. Аппаратом заинтересовались деловые круги, которые и помогли изобретателю основать «Телефонную компанию Белла». Впоследствии она превратилась в могущественный концерн. В 1878 г. Д. Э. Юз доложил Лондонскому королевскому обществу, членом которого он состоял, об открытии им микрофонного эффекта. Исследуя плохие электрические контакты, Юз обнаружил, что колебания плохого контакта прослушиваются в телефоне. Испробовав контакты, изготовленные из различных материалов, он убедился, что эффект с наибольшей силой проявляется при применении контактов из прессованного угля. Основываясь на этих результатах, Юз в 1877 г. сконструировал телефонный передатчик, названный им микрофоном. «Компания Белла» использовала новое изобретение Юза, так как эта деталь, отсутствовавшая в первых аппаратах Белла, устраняла основной их недостаток - ограниченность радиуса действия. Над усовершенствованием телефона трудились многие изобретатели (В. Сименс, Адер, Говер, Штэкер, Дольбир и др.). Вскоре Эдисон сконструировал другой тип телефонного аппарата (1878). Впервые введя в схему телефонного аппарата индукционную катушку и применив угольный микрофон из прессованной ламповой сажи, Эдисон обеспечил передачу звука на значительное расстояние. Улучшение существовавших конструкций телефона способствовало тому, что этот вид связи быстрее других новейших технических изобретений вошел в быт людей различных стран. Первая телефонная станция была построена в 1877 г. в США по проекту венгерского инженера Т. Пушкаша (1845-1893), в 1879 г. телефонная станция была сооружена в Париже, а в 1881 г. - в Берлине, Петербурге, Москве, Одессе, Риге и Варшаве. Для последующего развития телефонных сетей имела большое значение предложенная П. М. Голубицким (1845-1911) в 1885 г. схема телефонной станции с электропитанием от центральной батареи, расположенной на самой станции. Эта система питания телефонных аппаратов позволила создать центральные телефонные станции с десятками тысяч абонентских точек. В 1882 г. П. М. Голубицкий изобрел высокочувствительный телефон и сконструировал настольный телефонный аппарат с рычагом для автоматического переключения схемы с помощью изменения положения телефонной трубки. Этот принцип сохранился во всех современных аппаратах. В 1883 г. им же был сконструирован микрофон с угольным порошком. В 1887 г. русский изобретатель К. А. Мосцицкий создал «самодействующий центральный коммутатор» - предшественника автоматических телефонных станций (АТС). Он не представлял собой АТС в современном понимании, так как коммутация соединений на станции хотя и выполнялась без телефонистки, однако управлялась самими абонентами. В 1889 г. американский изобретатель А. Б. Строунджер получил патент на автоматическую телефонную станцию. В 1893 г. русские изобретатели М. Ф. Фрейденберг (1858- 1920) и С. М. Бердичевский-Апостолов предложили свой «телефонный соединитель». Демонстрация макета этой станции на 250 номеров, изготовленного в мастерской Одесского университета, не получила одобрения в России. В дальнейшем Фрейденберг, находясь уже в Англии, в 1895 г. запатентовал один из важнейших узлов современных АТС - предыскатель ", а в 1896 г.- искатель машинного типа. В том же году Бердичевский-Апостолов создал оригинальную систему АТС на 10 тыс. номеров. Телефонную связь стали использовать не только для соединения двух абонентов. В 1882 г. в Петербурге с помощью телефонной линии транслировалась опера «Русалка» из Мариинского театра. Оперу по телефону могли слушать одновременно 15 человек. В 1883 г. венгерский инженер Т. Пушкаш организовал в Будапеште «Телефонную газету». Подписчики могли не выходя из дома узнать обо всем, что происходило в городе. Каждые полчаса редакция сообщала о положении на бирже, а по вечерам по телефону транслировалась музыка. Конец XIX - начало XX в. были связаны с бурным строительством сети телефонной связи. Внутри городов связь осуществлялась как по проводам воздушной телефонной сети, так и посредством прокладки подземных кабелей, для чего использовали трубопроводы и кабельные колодцы. Наиболее протяженными телефонными линиями тогда были Париж - Брюссель (320 км), Париж - Лондон (498 км) и Москва - Петербург (660 км). Последняя линия, построенная в 1898 г., являлась самой протяженной воздушной телефонной магистралью. К 1913 г. телефонная связь была установлена между Москвой и Харь-ковым, Рязанью, Нижним Новгородом, Костромой. Телефонные линии были протянуты между Петербургом и Ревелем (Таллин), Баку и Тифлисом (Тбилиси), Петербургом и Гельсингфорсом (Хельсинки) . На междугородной телефонной магистрали Москва - Петербург в сутки осуществлялось до 200 переговоров. В 1915 г. инженер В. И. Коваленков разработал и применил в России первую дуплексную телефонную трансляцию на триодах. Установка на линии телефонной связи такого промежуточного усилительного пункта позволяла значительно увеличить дальность передачи. К этому времени в мире было установлено около 10 млн. телефонных аппаратов, а общая длина телефонных проводов достигла 36,6 млн.км. На каждую тысячу человек в разных странах приходилось от 10 до 170 абонентов. К концу первого десятилетия XX в. уже действовало свыше 200 тыс. АТС. 2.3 Радио . Изобретение радио - новый этап развития техники связи. «Беспроволочная телеграфия» (так первоначально именовалась радиосвязь) явилась одним из величайших изобретений в истории науки и техники. Это завоевание научно-технического прогресса прежде всего открыло новый, исключительно плодотворный этап развития средств связи и информации. В сфере радиотехники зародились новые направления, прежде всего электроника, играющая (как и радиотехника в целом) выдающуюся роль в современной научно-технической революции (НТР). Во-вторых, изобретение радио - это яркий показатель степени превращения науки в непосредственную производительную силу. Открытие в физике нового вида электромагнитного излучения (или, как тогда говорили, «электрических лучей» ") явилось необходимой предпосылкой создания технических средств радиосвязи. Объективной предпосылкой изобретения радио были запросы мирового производства и обращения, хозяйственное и административное освоение отдаленных районов, ускорение перевозок товаров и пассажиров. Разумеется, в то время возможность установления связи с отдаленными неподвижными и подвижными объектами (экспедициями, морскими судами) при отсутствии кабелей и проводов для этой цели интересовала правящие круги великих держав прежде всего в военных и колониальных целях 2. Когда в 1887 г. своими экспериментами немецкий физик Г. Р. Герц (1857-1894) доказал справедливость гипотезы Дж. К. Максвелла3 (1831 - 1879) о существовании электромагнитных волн, распространяющихся со скоростью света (называемых теперь радиоволнами), многие изобретатели в разных странах занялись вопросом использования этих волн для беспроволочной передачи сигналов. Немалый вклад внесли в это французский физик Э. Бранли (1844--1940), а также английский ученый О. Дж. Лодж (1851 - 1940). Первая в мире радиопередача была осуществлена в России знаменитым изобретателем и ученым А. С. Поповым (1859-1906). Окончив Петербургский университет, Попов занялся теоретической и практической электротехникой (в частности, работал в петербургском товариществе «Электротехник»). В 1883 г. он принял предложенную ему Морским министерством должность преподавателя в Минной школе и в Минном офицерском классе в Кронштадте, получив таким образом возможность для систематической научной работы в кронштадтских лабораториях и кабинетах. Но вместе с тем А. С. Попов был ограничен минис- 1 Единственной возможностью быстро передать весть, скажем с судна, далеко отошедшего от берега, была посылка почтового голубя. В юмористическом тоне о такой посылке голубей писал Конан Дойл в рассказе «Квадратный ящичек» (Собр. соч.- Т. 6.- С. 279 и ел.). Такой способ связи случался в действительности и при более печальных обстоятельствах. Так, трагически погибшая экспедиция С. А. Андре, вылетевшая в Арктику со Шпицбергена в 1897 г., прислала последнюю весть о себе посредством почтового голубя. В известном немецком издании «Промышленность и техника» сообщалось: «Применение на практике открытия Герца подает самые блестящие надежды, в особенности для морских и военных целей» (1902.- Т. VII.- С. 625). В 1888 г. ученый узнал об открытиях Герца и немедленно приступил к их воспроизведению. В 1889 г. в одной из своих лекций, посвященных этому вопросу, Попов впервые указал на возможность использования электромагнитных волн для передачи сигналов на расстояние без проводов. Ознакомившись с работами Бранли и Лоджа, Попов продолжал совершенствовать детали передатчика и приемника, вводя такие важные новые элементы, как провод, присоединяемый к схеме, т. е. прообраз приемной антенны (1894). В это время с А. С. Поповым начал работать его друг и помощник П. Н. Рыбкин (1864-1948). 23 апреля (7 мая по новому стилю) 1895 г. на заседании Русского физико-химического общества А. С. Попов демонстрировал свой аппарат, «явившийся родоначальником всех приемных приборов искровой «беспроволочной телеграфии». Статья ученого с описанием конструкции приемника была опубликована в журнале этого общества в январе 1896 г. Обнаружив, что прибор реагирует на грозовые разряды, Попов создал свой «грозоотметчик», практически использованный для приема сигналов о приближении гроз в метеорологической обсерватории столичного Лесного института, на Нижегородской ярмарке и в других случаях. В 1895-1896 гг. ученый совершенствовал свое передающее устройство. 12(24) марта 1896 г. был организован прием первой в мире радиограммы в физическом кабинете Петербургского университета на Васильевском острове. Станция отправления находилась на расстоянии 250 м, в Химическом институте. К приемному устройству был присоединен телеграфный аппарат, передававший по алфавиту Морзе одну букву за другой. Текст этой депеши гласил: «Генрих Герц». Морское министерство не проявило особой щедрости к изобретателю. На устройство прибора, ознаменовавшего начало новой эпохи в истории техники связи, оно выделило всего лишь 300 руб. Но потом, очевидно, придя к выводу, что «беспроволочная телеграфия может быть полезна в военно-морском флоте», министерство запретило разглашение каких-либо технических подробностей нового изобретения. Даже в протоколе заседания 12 марта 1896 г. о демонстрации радиоприемника в действии говорилось в такой завуалированной форме: «А. С. Попов показывает приборы для лекционного демонстрирования опытов Герца». Сам изобретатель из-за своей скромности и бескорыстия (академик А. Н. Крылов впоследствии назвал это «идеализмом») не закрепил за собой собственности на изобретение, не взяв никакого патента. Между тем летом 1896 г. в печати появились (без сообщения каких-либо технических подробностей) сведения о том, что итальянец Маркони открыл способ «беспроволочного телеграфирования». Г. Маркони (1874-1937) не имел специального образования, но обладал энергичной коммерческой и технической предприимчивостью ". Тщательно изучив все, что было опубликовано по вопросу о передаче излучений без проводов, он сам сконструировал соответствующие приборы и отправился в Англию. Там он сумел заинтересовать руководство почтового ведомства и других предпринимателей. 2 июня 1896 г. он получил английский патент на устройства для «беспроволочного телеграфирования» и лишь после этого ознакомил публику с конструкцией своего изобретения. Оказалось, что оно в основном воспроизводит аппаратуру Попова. Русский изобретатель продолжал совершенствовать свои радиоприборы и находить им новые применения. Весной 1897 г. Попов стал проводить опыты установления радиосвязи между кораблями в Кронштадтской гавани. Ему удалось установить связь вначале на расстоянии 640 м, а позднее - на 5 км. В ходе этих опытов он обнаружил явление отражения радиоволн от корпуса судна, пересекающего направление связи. Эти наблюдения впоследствии (1902-1904) были развиты немецким инженером X. Хюльсмайером, назвавшим свой прибор «телемобилоскопом». Все это легло в основу будущей техники радиолокации (способ обнаружения объектов по отражению ими радиоволн). В 1898-1899 гг. продолжались дальнейшие эксперименты на Балтийском и Черном морях. П. Н. Рыбкин обнаружил возможность принимать радиосигналы не только на телеграфный аппарат, но и на слух. «Беспроволочный телеграф» был использован А. С. Поповым для установления связи между островами Гогланд и Кутсало (г. Кот-кой) в Финском заливе на расстоянии 45 км. В 1899 г. радиотелеграф был применен при оказании помощи потерпевшему аварию броненосцу «Генерал-адмирал Апраксин». Как уже отмечалось в главе 8, на борту ледокола «Ермак» был установлен аппарат А. С. Попова, который помог спасти унесенных на льдине в открытое море рыбаков. Несмотря на очевидные успехи Попов и его соратники не встречали необходимой поддержки в Морском министерстве. Лишь такие поборники новой техники, как вице-адмирал С. О. Макаров, оказывали ему содействие. Не принималось никаких мер и по налаживанию производства отечественной радиоаппаратуры. (Приборостроение в России вообще было слабо развито.) Совершенно в иных условиях оказался Маркони. В Англии при поддержке почтового ведомства Маркони организовал частную фирму «Wireless Telegraph and Signal» («Компания беспроволочного телеграфа и сигналов»). Первая радиограмма была передана в июне 1898 г. Общество Маркони, располагая большими денежными средствами, привлекло к делу многочисленный отряд высококвалифицированных сотрудников. Они занялись усовершенствованием, производством и применением радиоаппаратуры. В 1899 г. Маркони осуществил радиопередачу через Ла-Манш, а в 1901 г. - через Атлантику. Попутно, отнюдь не отличаясь скромностью, Маркони всемерно старался доказать свой приоритет (хотя он начал успешные опыты в мае 1896 г., т. е. позже Попова). Как видно из рассказа Г. Уэллса «Филмер» (1903), английская публика даже самые радиоволны называла не «лучами Герца», а «лучами Маркони» ". Попытки Маркони запатентовать свое изобретение в других странах, кроме Англии и Италии, не увенчались успехом, так как в большинстве из них уже было известно открытие А. С. Попова. Определяя роль А. С. Попова и Г. Маркони в изобретении радио, академик А. Н. Крылов отмечал, что «...вопрос о приоритете в изобретении радио совершенно бесспорен: радио, как техническое устройство, изобретено Поповым, который и сделал об этом изобретении первую научную публикацию...» . Проблемой беспроволочной передачи сигналов много занимался американский ученый югославского происхождения Н. Тесла (1856 -: 1943) 3. В 1890-1891 гг. он создал специальный высоковольтный высокочастотный резонансный трансформатор, сыгравший исключительную роль в дальнейшем развитии радиотехники. В 1896 г. Тесла передал радиосигналы на расстояние 32 км на суда, двигавшиеся по Гудзону. Электромагнитные волны Тесла с успехом применил не только для передачи телеграмм, но и для передачи сигналов управления различным механизмам. Радиосигналы с пульта принимались антенной, установленной на лодке, а затем передавались на механизмы управления, которые послушно выполняли все распоряжения Теслы. Специальные устройства, так называемые сервомоторы, превращали электрические сигналы в механическое движение. С 1900 г. Тесла стал работать над проектом радиоуправляемого летательного аппарата, снабженного реактивным двигателем. Таким образом, Тесла по справедливости может быть назван родоначальником радиотелемеханики. Следует отметить позицию милитаристских кругов США, которые вопреки желанию ученого попытались использовать его изобретения для создания радиоуправляемого оружия. Первый период развития радиотехники (вплоть до конца первой мировой войны) характеризуется применением в основном искровой аппаратуры 4. С 1901 г. радиопередатчиками стали оборудоваться морские суда. Увеличилось расстояние радиосвязи. В 1905 г. американский изобретатель Форест установил радиосвязь между железнодорожным составом в пути со станциями на дальность 50 км. В 1910 г. пароход «Теннесси» получил сообщение о прогнозе погоды из Калифорнии на расстоянии 7,5 тыс.км, а в 1911 г. была достигнута радиосвязь на 10 тыс.км. В 1907 г. была установлена надежная радиосвязь между Европой и Америкой. В конце 1910 г. английская подводная лодка установила радиосвязь с крейсером через воздушную антенну. В 1911 г. Бэкер в Англии изобрел портативный радиопередатчик весом около 7 кг и разместил его на самолете. Дальность радиосвязи составляла 1,5 км. Зарождение электроники ". Огромное значение для развития радиотехники имело появление на рубеже XIX и XX вв. электронных ламп. В перспективе это изобретение знаменовало также возникновение новой отрасли науки и техники - электроники. В 1883 г. Эдисон обнаружил, что стеклянная колба вакуумной лампочки накаливания темнеет из-за распыления материала нити. Впоследствии было установлено, что причиной этого «эффекта Эдисона» является испускание электронов раскаленной нитью лампочки (явление термоэлектронной эмиссии). Вначале Эдисон не предвидел возможности практического использования этого явления и не подвергал его детальному исследованию. Изобретатель ограничился публикацией в конце 1884 г. небольшой заметки «Явление в лампочке Эдисона». Подлинное значение этого явления обнаружилось позже. В 1904 г. английский ученый Дж. Э. Флеминг (1849-1945) изобрел вакуумный диод (двухэлектродную лампу) и применил его в качестве детектора (преобразователя частот электромагнитных колебаний) в радиотелеграфных приемниках. В 1906 г. американский конструктор Ли де Форест (1873-1961) создал- трехэлектродную вакуумную лампу - триод (аудион Фо-реста), которую можно было использовать не только в качестве детектора, но и усилителя слабых электрических колебаний. Спустя 4 года инженеры Либен, Рейке и Штраус в Германии сконструировали триод с сеткой в виде перфорированного листа алюминия, помещенной в центре баллона. В 1911 г. американский физик Ч. Д. Кулидж изобрел оксидный катод, предложив применять в ламповой промышленности вольфрамовую проволоку, покрытую окисью тория. Однако первые приборы Фореста и других изобретателей имели слабый коэффициент усиления. Необходимы были дополнительные изыскания, чтобы превратить триод в настоящий усилитель. Этим новым устройством была регенеративная схема (1912) американского радиотехника Э. X. Армстронга (1890-1954). Это был чувствительный приемник и первый немеханический генератор чистых непрерывных синусоидальных сигналов. Регенеративная схема Армстронга была быстро принята промышленностью. В 1915 г. между Нью-Йорком и Сан-Франциско была установлена трансконтинентальная телефонная связь с применением регенеративных ретрансляторов. В том же году с их помощью был успешно осуществлен эксперимент по передаче сигналов из США во Францию. Способность триода усиливать и генерировать электромагнитные колебания, открытая немецким радиотехником А. Мейснером (1883-1958) в 1913 г., позволила применить ламповые генераторы для получения мощных незатухающих электромагнитных колебаний и построить первый ламповый радиопередатчик. Передатчик Мейс-нера передавал как телефонные, так и телеграфные сигналы. В разработке приемно-усилительных и генераторных ламп значительная роль принадлежит русскому физику Н. Д. Папалекси (1880-1947). В 1911 г. он заложил основы теории преобразовательных схем в электронике. В 1915 г. американский физик И. Лангмюр сконструировал двухэлектродную лампу - кенотрон, применяемую в качестве выпрямителя в источниках питания. В том же году И. Лангмюр и Г. Арнольд, повысив вакуум в триоде, значительно увеличили его коэффициент усиления. С этого времени радиоэлектроника стала стремительно развиваться. В 1914-1916 гг. Папалекси руководил разработкой первых образцов отечественных радиоламп. В 1916 г. при активном участии ученого-радиотехника М. А. Бонч-Бруевича (1888-1940) в России было налажено собственное производство электронных ламп.

Радиовещание

В 10 часов утра 7 ноября 1917 года радиостанция на борту крейсера «Аврора» передала радиограмму о крушении буржуазного строя и об установлении в России Советской власти
Ночью 12 ноября мощная радиостанция Петроградского военного порта передала обращение Ленина по радио: «Всем. Всем». С первых дней Октябрьской революции радио было использовано правительством как средство политической информации.
2 декабря 1918 года Ленин утвердил декрет, касающийся радиолабораторин в Нижнем Новгороде. Основные установки декрета сводились к следующему: «Радиолаборатория с мастерскими рассматривалась как первый этап к организации в России государственного радиотехнического института, целью которого является объединить в себе и вокруг себя все научно-технические силы России, работающие в области радио, радиотехнические учебные заведения и радиопромышленность».
По всей стране началось строительство радиосети. Радиостанции возникали там, где этого требовали условия новой экономики - в Поволжье, Сибири, на Кавказе. Телеграфное радиовещание, которое вел московский мощный искровой передатчик на Ходынке, передавало ежедневно по 2-3 тыс. слов радиограмм. Эти передачи организовывали жизнь государства в то время, когда была нарушена нормальная работа транспорта и проводной связи.
В Нижнем Новгороде небольшой коллектив (17 человек), переехавший сюда из Тверской радиоприемной станции, организовал первоклассный научно-исследовательский радиоинститут, объединивший крупнейших радиоспециалистов того времени во главе с М. А. Бонч-Бруевичем, А. Ф. Шориным, В. П. Вологдиным, В. В. Татариновым, Д. А. Рожанским, П. А. Остряковым и другими.
В радиолаборатории Нижнего Новгорода уже в 1918 году были разработаны генераторные лампы, а к декабрю 1919 года построена радиотелефонная передающая станция мощностью в 5 кет. Опытные передачи этой станции имели историческое значение для развития радиовещания. М. А. Бонч-Бруевич писал в декабре 1919 года: «В последнее время я перешел к испытаниям металлических реле, делая анод в виде металлической закрытой трубы, которая вместе с тем служит и баллоном реле... Предварительные опыты показали, что принципиально такая конструкция вполне возможна...».
Такие лампы с медными анодами и водяным охлаждением впервые в мире были изготовлены М. А. Бонч-Бруевичем в Нижегородской радиолаборатории весной 1920 года. Нигде в мире не было в то время ламп такой мощности; их конструкция явилась классическим прототипом для всего последующего развития техники генераторных ламп и до настоящего времени составляет основу этой техники. К 1923 году Бонч-Бруевич довел мощность генераторных ламп с водяным охлаждением до 80 кВт.
Для обеспечения радиосвязей с другими государствами профессор В. П. Вологдин в той же Нижегородской радиолаборатории построил машину высокой частоты мощностью 50 кВт, которая была установлена на Октябрьской радиостанции (б. Ходынской) в 1924 году и заменила искровой передатчик. В 1929 году на этой же станции начала работать машина высокой частоты В. П. Вологдина мощностью 150 кет.
Ведя огромную работу, направленную на выполнение правительственных заданий, советские радиотехники сумели осуществить оригинальные теоретические исследования. Примером могут служить работы профессора В. М. Шулейкина по расчету емкости антенн, расчету излучения антенн и рамок и распространению радиоволн, работы Н. Н. Луценко о емкости изоляторов, И. Г. Кляцкина о методах повышения полезного действия антенн, экспериментальные работы Б. А. Введенского с очень короткими волнами.
Значительные успехи были достигнуты в СССР в области радиовещания. В 1933 году начала работу радиостанция имени Коминтерна мощностью 500 кВт, опередившая по мощности на 1-2 года американское и европейское радиостроительство. Это замечательное сооружение было выполнено по системе высокочастотных блоков, предложенной профессором А. Л. Минцем и осуществленной под его руководством. На очереди стояла задача создания прямой радиосвязи с Сибирью, Дальним Востоком и Западом.

Кругосветная радиосвязь .

Как уже указывалось, задачи обеспечения дальней радиосвязи после первой мировой войны на Западе, пытались решить применением мощных длинноволновых радиостанций. Работы В. П. Вологдина с машинами высокой частоты в Нижегородской лаборатории и изготовление мощных генераторов на советских заводах давали возможность осуществить силами отечественной промышленности строительство сверхмощных длинноволновых радиостанций. Однако в этот период в радиотехнике вновь назревал очередной технический переворот, имевший первостепенное значение для мирового радио-строительства и требовавший Пересмотра вопроса о выборе длин волн.
Дело в том, что атмосферные помехи на длинных волнах в летние месяцы возрастали настолько, что любое увеличение мощности передающей радиостанции все же не могло обеспечить достаточную скорость передачи и надежность связи на больших расстояниях.
С ростом радиотелеграфного обмена оказалось необходимым увеличивать число радиостанций, обслуживающих данное направление связи, хотя диапазон длинных волн чрезвычайно тесен: без взаимных помех в нем могут одновременно работать не более 20 мощных радиостанций во всем мире. Эти радиостанции давно уже работали, и положение казалось безвыходным.
В 20-х годах опыты радиолюбителей по связи через Атлантику на волнах забытого после Попова диапазона (около 1100 м) дали успешные результаты. Атмосферные помехи на таких коротких волнах почти не замечались, и связь осуществлялась при очень небольшой мощности передатчиков (десятки ватт). Правда, на этих волнах наблюдались быстрые колебания силы приема (замирания) и не обеспечивалась круглосуточная связь. Тем не менее, эти совершенно неожиданные результаты были примечательны.
Опыты, проведенные в Нижегородской лаборатории в 922-1924 годах, показали, что передатчик небольшой мощности 50-100 Ватт, работающий на волне порядка 100 м на антенну в виде вертикального провода Попова, может обеспечивать уверенную связь в течение почти всей ночи на расстоянии 2-3 тыс. км. Оказалось также, что по мере увеличения расстояния надо уменьшать длину волны.
Изучая особенности коротких волн, М. А. Бонч-Бруевнч с 1923 года последовательно переходил ко все более коротким волнам. По мере укорочения волн он обнаружил «мертвую зону», то есть область отсутствия приема на некотором расстоянии от передающей станции. За этой зоной начиналась область уверенного приема, простирающаяся на огромные расстояния. Далее оказалось, что очень короткие волны (порядка 20 м и еще короче) совсем не были слышны в Ташкенте и Томске ночью, но обеспечивали совершенно надежную связь с этими городами днем. Это открытие позволяло утверждать, что короткие волны от 100 до 15 м практически обеспечивают дальнюю радиосвязь в любое время суток и любое время года. Более длинные волны коротковолнового диапазона хорошо распространяются зимой и ночью, волны короче - летом, ночью; примерно от 25 м начинаются так называемые дневные волны. Следовательно, 2-3 коротких волны могут обеспечивать практически круглосуточную связь на любое расстояние. Рис. 4. Два пути выбора длин воли для дальней радиосвязи.
Так советские радиотехники решили проблему организации дальней радиосвязи практически на любое расстояние совершенно оригинальным способом.
В середине 1926 года и фирма Маркони объявила о своих работах в области коротких волн.
Успехи направленных коротковолновых связей в СССР и Англии побудили и другие страны перейти к коротким волнам. Во многих странах началось строительство мощных коротковолновых станций для круглосуточной дальней радиосвязи. Благодаря экономичности и уверенности этих связей возросло государственное значение радиосвязи вообще.
Основные недостатки радиосвязи, обнаруженные еще А. С. Поповым, - атмосферные помехи и замирания сигнала, хотя и получили теоретическое объяснение, но не уменьшились. Наоборот, с ростом числа радиостанций появились еще и взаимные помехи станций друг другу. Объединение с проводной связью потребовало от радиосвязи такой же высокой надежности при составлении комбинированных каналов связи, какой обладала связь по проволоке.
Для повышения надежности радиосвязи, особенно после второй мировой войны, применялись многие меры повышения помехозащиты: выбор длин волн с учетом времени дня и года, составление так называемых «радиопрогнозов», прием на несколько разнесенных антенн, специальные методы передачи сигналов и др.
Работы академиков А. Н. Колмогорова и В. А. Котельникова заложили теоретические основания помехоустойчивости радиосвязи. В шестидесятых годах был разработан еще один метод: преобразование сигналов в такую форму, в которой они сохраняют свой вид, несмотря на отдельные искажения помехами (так называемое помехозащитное кодирование). Созданные трудами многих ученых теоретические работы в этой области выливаются сейчас в новую науку - теорию информации, которая рассматривает общие законы приема и передачи сигналов.
Современные радиостанции работают в общей системе электросвязи, пользуясь аппаратами Бодо, СТ-65 и др., и ведут многократную передачу. По каналам радиомагистрали Москва - Хабаровск обмен производится со скоростью свыше двух тысяч слов в минуту, причем и такая скорость не является предельной.
Комбинированная электросвязь потребовала использования коротковолновой техники и для радиотелефонной магистральной связи. С 1929 года началось внедрение в радио методов проводной дальней телефонной связи, прошедшее тот же сложный процесс борьбы с помехами и неустойчивостью. Появились многочисленные приборы для автоматической регулировки уровня модуляции, для заглушения приема во время пауз речи, уравнения звуков гласных и согласных, способы зашифровки речи как средства защиты от подслушивания и т. д. Все эти способы решают задачу лишь вчерне, но все же они позволили связать радиотелефонной связью Москву со всеми центрами в России и за границей, а также все континенты и государства.
При широчайшем развитии устройств для объединения радио с проводной связью сами передающие и приемные приборы подверглись очень существенным, но не принципиальным изменениям. В середине века в радиопередаче применялись только многокаскадные, стабилизированные по частоте передатчики с лампами, охлаждаемыми водой или воздухом под большим давлением. Такие лампы со времен Нижегородской лаборатории сохранили без изменения свои основные черты, но, конечно, за это время значительно улучшились их эксплуатационные качества. То же самое происходит с приемниками: сложная схема супергетеродина, подвергается непринципиальным изменениям, повышающим эксплуатационную надежность.

Виды радиосвязи

От очень коротких волн (сантиметровых и дециметровых), с которыми вел свои исследования Герц и проводил первые опыты радиосвязи А. С. Попов, практическая радиотехника перешла к длинным волнам, затем к коротким, а после второй мировой войны вновь возвращается к очень коротким волнам.
В диапазоне от 100 до 3000 м разместились радиовещательные станции и специальные службы (морские, аэронавигационные и т. п.). Волны длиннее 3 км, идущие со стороны самых длинных волн (от 50 км), в настоящее время использует важнейшая область связи - проводная высокочастотная связь (ВЧ связь). Такая связь осуществляется путем подключения группы маломощных длинноволновых передатчиков, настроенных на разные волны с промежутками между ними в 3-4 тыс. герц, к обычным телефонным проводам. Токи высокой частоты, созданные этими передатчиками, распространяются вдоль проводов, оказывая очень слабое воздействие на радиоприемники, не связанные с этими проводами, и обеспечивая в то же время хороший, свободный от многих помех прием на специальных приемниках, присоединенных к этим проводам.
В СССР такая ВЧ связь получила развитие в работах В. И. Коваленкова, Н, А. Баева, Г. В. Добровольского и др. Перед Отечественной войной начала работать длиннейшая и мире магистраль ВЧ связи Москва- Хабаровск, позволившая вести три разговора по одной паре проводов. Впоследствии появились 12-канальныв системы, занявшие верхнюю часть «длинноволновой» области (до 100 тыс. герц) радиоспектра. ВЧ связь дала возможность осуществлять междугороднюю и международную связь с вызовом абонента из любого города любой страны, пользуясь наборным диском автоматического телефона.
После второй мировой войны стала быстро развиваться новая область высокочастотной связи, также многоканальная, использующая другой конец электромагнитного спектра - область ультракоротких волн. Б. А. Введенский уже в 1928 году вывел основные законы их распространения. По мере разработки ламп, пригодных для возбуждения и приема УКВ (магнетроны, клистроны, лампы бегущей волны) шло постепенное укорачивание длин волн вплоть до сантиметровых. Очень короткие (сантиметровые) волны позволяют осуществлять остронаправленные антенны при сравнительно небольших размерах.
Вся эта техника использовалась главным образом со времени Великой Отечественной войны. Длительное время господствовало представление, будто дальность распространения метровых, дециметровых и сантиметровых волн ограничена прямой видимостью и что станции, работающие на таких волнах, даже при очень малой мощности, обеспечивают большую силу сигналов лишь до горизонта. Из теории также следовало, что плотность электронов в ближней тропосфере и высшей газовой оболочке земли - ионосфере, недостаточна для отражения этих волн к земле и они должны уходить в космическое пространство. Это же подтверждала и новая наука - радиоастрономия, по данным которой земная атмосфера, регулярно «прозрачна» для УКВ и сверхкоротких радиоволн и нерегулярно «прозрачна» для волн длиннее 10-30 м. Тем не менее наблюдались отдельные случаи приема ультракоротковолновых передач на очень далеких расстояниях. Хотя эти случаи было принято относить к событиям анормальным, они все же требовали объяснения.
В 50-х годах было высказано предположение о возможности появления в ионосфере местных образований - «облаков» с высокой плотностью электронов, которые могут вызывать частичное рассеяние падающих на них сверхкоротких волн. Причем такие рассеянные волны могут обладать достаточной энергией для обнаружения их очень чувствительным приемником. Опыты с большими направленными антеннами на приеме и передаче при значительной мощности излучения показали, что если основные лучи, фокусируемые такими антеннами, пересекаются на высоте 10 или 100 км, то действительно происходит дальняя передача на 200-300 км в первом случае (тропосферное рассеяние), и до 2 тыс. км по втором случае (ионосферное рассеяние). Выяснилось также, что в указанных условиях, несмотря на большие колебания силы приема, сигналы оказываются все же достаточно надежными и обеспечивают круглосуточную регистрацию.
Уже после того, как дальние связи на сверхкоротких волнах вошли в практику, оказалось, что приведенное выше объяснение не всегда справедливо. Вскоре было предложено и другое объяснение: метеориты, падающие в большом количестве (10-1000 в час), ионизируют земную атмосферу на несколько секунд, а иногда и минут. В эти короткие отрезки времени резко увеличивается сила приема сигналов, а если мощность передатчика велика, то падение даже маленьких, но многочисленных метеоритов дает сплошное отражение радиоволн, которое может обеспечить дальний прием, в особенности ночью.
Общепринятая теория дальнего распространения сверхкоротких волн уже давно разработана, определилась техника дальней радиосвязи на этих волнах и существуют дальние радиолинии, работающие на сантиметровых волнах.
Таким образом, пользуясь диапазоном ультракоротких волн можно по желанию или строго ограничить дальность радиосвязи горизонтом, или же осуществлять дальнюю связь на тысячи км, обеспечивая устойчивую силу приема в нужном районе и сохраняя острую направленность такой передачи. Нельзя не упомянуть, что может быть самым большим преимуществом этого диапазона является то обстоятельство, что в нем можно разместить очень много радиостанций с большими промежутками между ними по длине волны.
В диапазоне коротких волн, учитывая их огромную дальность действия и относительно малую направленность, можно разместить не более 2-3 тыс. радиостанций во всем мире, если задаться целью полного исключения помех друг другу. Этого можно добиться только при соблюдении жесткого условия, что радиостанции будут отличаться по частоте на б- 10 кГц. При таком разносе между станциями можно вести только телеграфную или телефонную радиопередачу. Если же использовать область ультракоротких волн, то те же 2 тыс. радиостанций можно расставить одна от другой по частоте на 10 МГц и при этом все они могут работать в одном и том же районе. Подобные возможности разделения станций по частоте обеспечивают передачу фактически безграничной информации.
Такие возможности и были использованы для телевизионных передач, нуждающихся в очень широкой полосе частот. В основе электрической передачи изображений любого типа лежит полиграфический принцип представления картины точками разной степени зачернения. Глаз эту точечную структуру охватывает сразу, но в электрической системе эти точки передаются одна за другой по строкам; из строк образуются кадры, число которых должно быть 15-25 в секунду. Для телевизионной передачи хорошего качества нужно передавать в секунду около 5 миллионов точек. Передача каждой точки выполняется посылкой одного импульса длительностью "/ззооооо секунды и разной мощности, в зависимости от освещенности точки. Такие импульсы можно передавать без помех соседним радиостанциям, если разнос по частоте между ними не менее 10 МГц.
Регулярные передачи электронного телевидения начались в США и в СССР еще до второй мировой войны, но только после ее окончания развитие телевидения приняло стремительный характер, опережая по темпам развитие радиовещания.
Во время Отечественной войны был разработан новый вид радиосвязи - импульсная передача на УКВ. Б. А. Котельников еще в 1937 году показал, что для передачи, например речи, не нужно передавать весь непрерывный процесс, а достаточно посылать только «пробы» его в виде кратковременных импульсов, определяющих величины основного процесса к моменты проб. Число таких проб для передачи речи может быть не более 5-8 тысяч в секунду. Следовательно, если система может передавать как в телевидении 5-8 млн. импульсов, то она и состоянии передать до тысячи разговоров по одной линии УКВ радиосвязи. Так появилась импульсная многоканальная система передачи на УКВ, которая соревнуется с упомянутой выше проводной ВЧ связью на длинных волнах. Огромное число проводных магистралей ВЧ связи вызвало к жизни еще один способ осуществления многоканальной радиосвязи, в котором используются уже не импульсные, а непрерывно излучающие УКВ передатчики. Они могут передавать без промежуточных преобразований сигналы, поступающие от аппаратуры длинных волн на проводные линии ВЧ связи. Эти так называемые радиорелейные линии связи получили очень большое распространение у нас и за рубежом. Во всех системах радиорелейных линий -применяются очень маломощные передатчики и остронаправленные антенны. Примерно через каждые 50-60 км ставятся промежуточные приемно-передающие станции.
Интенсивное развитие автоматики, которое стало возможным лишь после того, как эта область техники перешла от управляющей механической и гидравлической аппаратуры к приборам радиотехники и электроники, требует очень гибких средств связи. Без наличия такой связи невозможно, например, управление подвижными объектами: тракторами, судами, самолетами, ракетами и искусственными спутниками Земли. Большая информационная емкость современных систем радиосвязи позволяет осуществлять очень сложные программы управления объектами, а сочетание методов управления по радио с телевидением в пункте исполнения программы и с техникой радиолокации обеспечивает системе радиопередачи команд чрезвычайно широкие возможности.
Однако, обнаружилось, что подобная автоматизация требует обработки столь большого количества передаваемых команд и обратных ответов аппаратуры, за которыми следуют вновь отправляемые команды коррекции, что человек не может справиться с таким потоком данных, учитывая необходимость быстрого принятия решений с учетом всех полученных данных и обстановки.
Выход из этого затруднения дала новая область радиотехники и электроники - техника вычислительных машин, которая позволила не только ликвидировать указанные затруднения, но и по-новому решать основную задачу самой техники связи - увеличивать реальную производительность ее.
Таким образом, система, построенная человеком, в дальнейшем работает без его непосредственного участия и нуждается в его помощи лишь для ремонта, профилактики и введения новых общих «заданий» в первоначальную программу, работы. Такого рода системы автоматической радиосвязи с обработкой информации в недалеком будущем будут все больше входить в практику управления, освобождая человека от обработки информации и предоставляя ему возможность выбирать окончательные решения на основе всех подготовленных машиной данных.

Радиолокация

Как уже было отмечено ранее, эффект отражения радиоволн от металлических объектов впервые бы замечен еще А. С. Поповым.
Первые работы по созданию радиолокационных систем начались в нашей стране в середине 30-х годов. Впервые идею радиолокации высказал научный сотрудник Ленинградского электрофизического института (ЛЭФИ) П.К. Ощепков еще в 1932 году. Позднее он же предложил идею импульсного излучения.
16 января 1934 года в Ленинградском физико - техническом институте (ЛФТИ) под председательством академика А. Ф. Иоффе состоялось совещание, на котором представители ПВО РККА поставили задачу обнаружения самолетов на высотах до 10 и дальности до 50 км в любое время суток и в любых погодных условиях. За работу взялись несколько групп изобретателей и ученых. Уже летом 1934 года группа энтузиастов, среди которых были Б. К. Шембель, В.В. Цимбалин и П. К. Ощепков, представила членам правительства опытную установку. Проект получил необходимое финансирование и в 1938 году был испытан макет импульсного радиолокатора, который имел дальность действия до 50 км при высоте цели 1,5 км. Создатели макета Ю, Б, Кобзарев, П, А, Погорелко и Н, Я, Чернецов в 1941 году за разработку радиолокационной техники были удостоены Государственной премии СССР. Дальнейшие разработки были направлены в основном на увеличение дальности действия и повышение точности определения координат. Станция РУС- 2 принятая летом 1940 года на вооружение войск ПВО не имела аналогов в мире по своим техническим характеристикам, она сослужила хорошую службу во время Великой Отечественной войны при обороне Москвы от налетов вражеской авиации. После войны перед радиолокационной техникой новые сферы применения во многих отраслях народного хозяйства. Без радаров теперь немыслимы авиация и судовождение. Радиолокационные станции исследуют планеты Солнечной системы и поверхность нашей Земли, определяют параметры орбит спутников и обнаруживают скопления грозовых облаков. За последние десятилетия радиолокационная техника неузнаваемо изменилась.
Стремление увеличить дальность действия привело к тому, что радиолокация, как и многие другие области техники, пережила эпоху «гигантомании». Создавались все более мощные магнетроны, антенны все больших размеров, устанавливавшиеся на гигантских поворотных платформах. Мощность РЛС достигла 10 и более мегаватт в импульсе. Более мощные передатчики создавать было уже физически невозможно: резонаторы и волноводы не выдерживали высокой напряженности электромагнитного поля, в них происходили неуправляемые разряды. Появились данные и о биологической опасности высококонцентрированного излучения РЛС: у людей проживающих вблизи РЛС наблюдались заболевания кроветворной системы, воспаленные лимфатические узлы. Со временем появились нормы на предельную плотность потока СВЧ энергии, допустимые для работы человека (кратковременно допускается до 10 мВт/см^2).
Новые требования, предъявляемые к РЛС, привели к разработке совершенно новой техники, новых принципов радиолокации. В настоящее время на современных РЛС импульс посылаемый станцией представляет собой сигнал, закодированный по весьма сложному алгоритму (наиболее распространен код Баркера), позволяющий получать данные повышенной точности и ряд дополнительных сведений о наблюдаемой цели. С появлением транзисторов и вычислительной техники мощные мегаваттные передатчики ушли в прошлое. На их смену пришли сложные системы РЛС средней мощности объединенные посредством ЭВМ. Благодаря внедрению информационных технологий стала возможна синхронная автоматическая работа нескольких РЛС. Радиолокационные комплексы постоянно совершенствуются, находят новые сферы применения. Однако есть еще масса неизученного, поэтому эта область науки еще долго будет интересна физикам, математикам, радиоинженерам; будет объектом серьезных научных работ и изысканий.

Статистика

В дореволюционной России Связь была развита слабо. Основным средством перевозки почты служил гужевой транспорт. Общее количество телеграфных аппаратов в стране к 1914 составляло 8225, телефонных - 301 тыс., в то время как в Великобритании их имелось около 800 тыс., в Германии - около 1400 тыс., в США - 10 млн. Число радиостанций было ничтожно. С. в России почти целиком зависела от иностранной промышленности, поставлявшей ей аппаратуру.

В СССР виды и средства связи развиваются на основе единого государственного плана. Наиболее массовый вид связи - почтовая связь. В 1974 доставлено 8,9 млрд. писем (в 1940 - 2,6 млрд.), 39,5 млрд. газет и журналов (в 1940 - 6,7 млрд.), 203 млн. посылок (в 1940 - 45 млн.). Внедряются новые средства автоматизации, сортировки почтовой корреспонденции, для чего введён шестизначный индекс на почтовых конвертах. Построены или строятся современные почтамты, особенно в Москве, Ленинграде, столицах союзных республик. Например, на сортировочном почтамте при Казанском вокзале в Москве за сутки обрабатывается до 600 тыс. экз. периодических изданий, свыше 5 млн. писем, 100 тыс. бандеролей и около 75 тыс. посылок (1974). Большой удельный вес в почтовых операциях занимает распространение периодической печати Центральным розничным агентством "Союзпечать". В области электросвязи всех видов широко внедряется автоматизация передачи информации, особенно начиная с середины 60-х гг.

Число телефонных аппаратов на общей телефонной сети (на конец года), тыс.
Из них автоматических, тыс.
в том числе: на городской телефонной сети
на сельской телефонной сети
Процент телефонизации сельских Советов
совхозов
колхозов
Процент совхозов и колхозов, имеющих внутрипроизводственную телефонную связь:
совхозов
колхозов

Основные показатели развития телефонной связи в СССР

В 60-70-е гг. проводится работа по созданию (ЕАСС), по увеличению ёмкости городской и сельской телефонной связи (количество телефонов на 100 чел. населения) и протяжённости каналов междугородной телефонной связи за счёт строительства новых кабельных и радиорелейных линий связи, а также в значительной мере путём реконструкции и доуплотнения существующих. В 1974 столицы всех союзных республик и многие крупные города страны имели автоматическую или полуавтоматическую связь с Москвой. Число междугородных переговоров в 1974 составило 684 млн. по сравнению с 92 млн. в 1940. В стране создана сеть абонентского телеграфа; осуществляется переход на автоматизированную систему прямых соединений, что позволяет ускорить прохождение телеграмм не менее чем в 2 раза; внедряется (фототелеграфия) для скоростной передачи полос центральных газет по широкополосным (кабельным, радиорелейным и спутниковым) каналам связи. В СССР годовой исходящий телеграфный обмен составил 421 млн. телеграмм в 1974 (в 1940 - 141 млн.). На основе ЭВМ создаётся Общегосударственная система передачи данных, имеющая большое значение для внедрения автоматизированных систем управления.

Мы очень кратко рассмотрели путь развития радиосвязи и радиолокации, открытый великим изобретением А. С. Попова. Путь этот не был прямым и гладким. Для реализации рекомендаций А. С, Попова о создании дальней радиотелеграфной связи» осуществления радиотелефона, развития радиолокации потребовалось более 60 лет усиленной работы ученых и инженеров, Советские радиотехники на многих этапах этой работы шли во главе мировой науки. Блистательным доказательством высокого уровня советской радиотехники явилась автоматическая радиосвязь на расстояние около 500 тыс. км, осуществленная во время запуска первой в мире искусственного спутника. Успехи советской радиотехники являются бессмертным венком изобретателю радио А. С. Попову.

Список используемой литературы

1. Васильев А. М. А. С. Попов и современная радиосвязь. М., «Знание», 1959
2. Лобанов М. М. Из прошлого радиолокации. М., Воениздат, 1969

3. Развитие связи в СССР. 1917-1967, М., 1967; Псурцев Н. Д

4. Устав связи Союза ССР, М., 1954

по истории техники

История развития проводной многоканальной электросвязи

Выполнил: Никитин Д. А., асп. каф. МСП

Проверил: доц. Коротин В. Е.

Введение.............................................................................................................................................. 3

1.. Зарождение техники многоканальной электросвязи. Простейшие методы разделения сигналов 5

2.. Аналоговые системы передачи.................................................................................................... 8

3.. Цифровые системы передачи плезиохронной цифровой иерархии....................................... 14

4.. Цифровые системы передачи синхронной цифровой иерархии............................................ 18

5.. Мультиплексирование с разделением по длинам волн. Оптические транспортные сети... 21

Заключение....................................................................................................................................... 27

Список использованных источников............................................................................................. 28

Изначально электрическая связь была проводной. Лишь в конце XIX века была открыта и использована возможность связи без проводов, посредством электромагнитных волн, распространяющихся в свободном пространстве. К настоящему времени беспроводные технологии получили исключительно широкое распространение. Однако, несмотря на использование самых современных средств и методов обработки сигналов, беспроводные средства связи проигрывают по пропускной способности кабельным линиям и вряд ли когда-нибудь их превзойдут. Это связано с тем, что электромагнитный сигнал, распространяющийся в закрытой направляющей системе (в кабеле), находится в гораздо более выгодных условиях, чем радиосигнал в открытом пространстве. На него практически не оказывают воздействия сигналы других линий, он не подвержен влиянию погодных условий, искажениям за счет многолучевого распространения и т. д.

Вместе с тем, оборудование кабельной линии связи – чрезвычайно трудоемкое и дорогостоящее мероприятие. Многие километры кабеля необходимо закопать в землю либо проложить по каналам кабельной канализации. Дополнительные трудности возникают при преодолении водных преград, автомобильных и железных дорог. Также следует учесть, что на протяжении большей части истории электросвязи использовались исключительно металлические кабели, для изготовления которых применялись такие дорогостоящие металлы, как медь и свинец.

Все эти проблемы уже на самых ранних этапах развития средств проводной связи привели к необходимости повышать эффективность использования линейно-кабельных сооружений за счет передачи одновременно нескольких сигналов по одной паре проводов. Разработка таких способов положила начало созданию аппаратуры уплотнения, или мультиплексирования. Технологии уплотнения в ходе своего развития прошли несколько этапов и к настоящему времени обеспечили создание мощной глобальной сети типовых каналов и трактов, то есть так называемой первичной, или транспортной, сети. Истории развития этих технологий и посвящена настоящая работа.

1 Зарождение техники многоканальной электросвязи. Простейшие методы разделения сигналов

Первые попытки повышения эффективности использования линий связи относятся к первой половине XIX века. Единственным существовавшим тогда видом электрической связи была телеграфия. В 1838 г. немецкий ученый Карл Штейнгель предложил для коротких линий в качестве второго провода цепи использовать землю или воду. Пять лет спустя Б. С. Якоби показал, что этот метод пригоден и для длинных линий. Это решение позволило вдвое повысить пропускную способность металлических проводников .

В 1860–1870 гг. применялись системы дуплексного, диплексного и квадруплексного телеграфирования. При дуплексном телеграфировании по одному проводу во встречных направлениях посылались две телеграммы. Разделение направлений приема и передачи осуществлялось при помощи развязывающих устройств (дифференциальных схем). Наиболее совершенная схема дуплексного телеграфирования была предложена американским инженером Дж. Стирнсом в 1871 г. При диплексном способе обе телеграммы посылались в одном направлении. В 1858–1859 гг. известный российский математик З. Я. Сло­ним­ский предложил схему квадруплексного телеграфирования – самый эффек­тив­ный, хотя и самым сложный из подобных методов. В этом случае по одному проводу передавались четыре телеграммы – по две во встречных направлениях. Практически эта схема была реализована лишь в 1874 г. Т. А. Эдисоном .

В 1876 г. французский изобретатель Ж. Бодо предложил способ многократного телеграфирования, позволявший работать по одной линии сразу нескольким телеграфным аппаратам. На передающей и приемной станциях устанавливались абсолютно одинаковые устройства – распределители, которые представляли собой круглые диски с укрепленными на них неподвижными контактами – ламелями. К каждой ламели подключался свой телеграфный аппарат. Кроме того, на диске имелся один подвижный контакт – щетка. Этот контакт был связан с телеграфным проводом и приводился в движение мотором. Вращаясь вокруг своей оси, щетка поочередно касалась каждой ламели и таким образом соединяла телеграфные аппараты с проводом .

В своей системе Бодо реализовал принцип временного разделения каналов, который лежит в основе практически всей современной цифровой связи.

В XIX веке предпринимались также попытки использовать явление механического резонанса для избирательного приема токов различных частот. В 1860 г. французский учитель физики Эдмонд Лаборд подобрал несколько пар гибких металлических пластинок и настроил передающую и приемную пластинки каждой пары в резонанс на собственную частоту.

Более совершенную схему предложил в 1869 г. профессор физики Харьковского университета Григорий Иванович Морозов. В его схеме предусматривались жидкостный передатчик и электромагнитный приемник. В сосуд с жидкостью опускались две металлические пластинки – подвижная и неподвижная. Ток от батареи подводился к подвижной пластинке. При ее колебаниях изменялись сопротивление слоя жидкости и, соответственно, сила тока, идущего в линию от неподвижной пластинки. Постоянный ток превращался в пульсирующий соответственно частоте колебаний пластинки. Приемник состоял из двух стержневых электромагнитов, над которыми располагался якорь в виде железной пластинки, настроенной в резонанс с подвижной пластинкой передатчика. Если по линии посылать одновременно сигналы от нескольких передатчиков, то каждый приемник реагирует на сигналы только своего передатчика и воспроизводит исходный сигнал. Ни схема Лаборда, ни схема Морозова так и не были реализованы .

Первые телефонные линии, также как и телеграфные, были воздушными и работали по однопроводной системе. По причине взаимных и внешних влияний пришлось отказаться от несимметричных однопроводных цепей и перейти на симметричные – двухпроводные цепи. Скрутка изолированных жил в пары начала применяться в 1882 г. Законодательно решение о переходе на двухпроводные телефонные цепи было принято на втором Международном электротехническом конгрессе, состоявшемся в Париже в 1889 г.

В 1882 г. инженер фирмы Siemens Brothers в Лондоне Франк Джекоб показал, что на каждых двух парах жил в кабеле можно получить, кроме двух физических цепей, еще одну – третью цепь путем включения на концах линии специальных дифферен­циальных трансформаторов. Эта третья цепь была названа фан­томной, или призрачной. Физически она не сущест­вует: ее прямым проводом служат обе жилы первой пары, а об­ратным проводом – обе жилы второй пары. В отечественной послевоенной литературе фантомные цепи были переименованы в искусственные. Благодаря дифференциальным трансформаторам, разговоры по искус­ственной цепи не оказывают влияния на разговоры по основ­ным цепям. В результате, вместо двух по линии можно было од­новременно вести три телефон­ных разговора; следовательно, эффективность ее использования возросла на 50 %. Это был исто­рически первый шаг на пути уп­лотнения физических цепей.

Идею использования диффе­ренциальных трансформаторов применил в одно время с Джекобом и Пикар в своей схеме од­новременного телефонирования и телеграфирования по одной двухпроводной цепи. К средним точкам вторичных обмоток диф­ференциальных трансформато­ров подводились провода от двух телеграфных аппаратов. При работе телеграфных аппаратов че­рез дифференциальные обмотки трансформаторов проходят токи разных направлений, и влияние их на вторичные (линейные) обмотки трансформаторов будут взаимно уничтожаться. Благодаря этому телеграфная передача не создает помех ни в одной ни в другой телефонной цепи. В тот же период – в начале 1880-х гг. – были разработаны схемы одновременного телефонирования и телеграфирования бельгийским инжене­ром Риссельбергеи независимо от него капитаном русской армии Григорием Гри­горьевичем Игнатьевым.

В 1886 г. Сидней Шелбурнв Нью-Йорке предложил скручивать одновременно четыре жилы, но составлять цепи не из рядом лежащих, а из проти­волежащих жил, расположенных по диагонали образованного в поперечном сечении квадрата. Такая четверка напоминает четырехлучевую звезду и называется звездной. Она обеспе­чивает более устойчивую цилин­дрическую форму кабеля, а также удобство формирования искусст­венных цепей. Но главное достоинство звездной четверки в том, что расстояние между диагональ­но расположенными жилами в 1,4 раза больше, чем между рядом ле­жащими. Следовательно, несколь­ко уменьшается электрическая емкостьцепи, а значит, и ее коэффициент затуха­ния.В результате незначительно, но все же возрастает дальность связи.

Решающего влияния на эффективность использования телефонных линий эти по­лезные усовершенствования не оказали. Успех был достигнут в XX веке на базе дос­тижений радиотехники и электроники .

2 Аналоговые системы передачи

Простейшие методы разделения сигналов позволили до определенных пределов повысить эффективность использования линейных сооружений связи. Однако к началу XX века эти методы себя исчерпали. Требовалось увеличить число каналов, одновременно передаваемых по одной паре проводов, а также дальность связи. Так как дальность проводной связи ограничена из-за затухания в кабеле, необходимо было периодически усиливать сигнал по мере его ослабления.

Предпосылкой к созданию промежуточных усилителей стало изобретение в 1904 г. английским физиком и радиотехником Джоном Флемингом первой двухэлектродной электронной лампы – диода. Первая практически пригодная схема промежуточного телефонного лампового электронного усилителя была предложена в 1912 г. американцами А. Кэмпбелом и К. Вагнером. В 1913–1914 гг. в США была сооружена первая междугородная кабельная магистраль длиной 730 км с применением промежуточных усилителей .

В России большие заслуги в создании и совершенствовании промежуточных усилителей («телефонных трансляций», как они тогда назывались по аналогии с телеграфными трансляциями) принадлежат Валентину Ивановичу Коваленкову (1884–1960) – одному из крупнейших советских специалистов в области проводной электросвязи, члену-корреспонденту АН СССР, генерал-майору инженерно-технической службы, лауреату Государственной премии СССР. В 1915 г. он продемонстрировал макеты ламповых телефонных трансляторов на Всероссийском съезде инженеров-электриков. Свои первые патенты на телефонные трансляции, разработанные в период 1915–1918 гг. он получил в августе 1919 г. Предложенная Коваленковым идея усилителя двухстороннего действия с дифференциальной системой до настоящего времени остаётся основой построения дуплексных усилителей каналов тональной частоты .

Первый телефонный транслятор системы Коваленкова (1922) был установлен в Бологом и обеспечивал уверенную связь Петрограда с Москвой. В 1924 г. трансляции, изготовленные в Петроградской научно-испытательной станции, были установлены на линии Петроград–Харьков. В этом же году завод «Красная заря» начал промышленный выпуск телефонных трансляций. К 1927 г. на междугородных телефонных линиях связи их действовало свыше пятидесяти. Использование трансляций позволило организовать магистрали связи весьма большой протяженности (Москва – Тбилиси, Москва – Магнитогорск и др.)

Телефонные трансляции двустороннего действия обеспечили увеличение дальности связи до 2500–3000 км по медным цепям, до 500–600 км – по стальным и до 1000 км – по кабельным пупинизированным цепям .

Расширение междугородных телефонных магистралей поставило на очередь вопрос об улучшении техники передачи междугородных разговоров. Важнейшее зна­чение имело внедрение аппаратуры высокочастотного телефонирования (уплотнения) по воздушным линиям связи. Это позволило по одной паре медных проводов передавать одновременно несколько телефонных разгово­ров, что повысило эффективность использования доро­гостоящих линейных сооружений.

Наиболее ранние образцы аппаратуры высокочастотного телефонирования представляли собой фактически радиоаппаратуру, приспособленную для работы по кабелям. Первые опыты передачи разговорных сигналов по проводам методом радиосвязи были осуществлены в нашей стране проф. П. В. Шма­ко­вым совместно с инженером Г. А. Куприяновым в 1922 году. В 1922–1923 гг. в Нижегородской лаборатории инженером А. Ф. Шориным проводились первые опыты в деле применения методов радиосвязи для передачи телеграфных сигналов.

Первая отечественная одноканальная аппаратура высокочастотного телефони­рования для медных цепей была разработана и изго­товлена в 1926 г. сотрудниками Ленинградской науч­но-испытательной станции под руководством П. А. Азбукина и установлена на линии Ленинград – Бологое На этой же линии были осуществлены первые опыты, связанные с получением нескольких телеграфных связей вместо одной телефонной. Для этого была применена так называемая система тонального частотного телеграфирования .

В 1927 г. была создана аппаратура высокочастотного телефонирования (типа ОСА-406), позволившая осуществлять по одной медной цепи три телефонных разговора.

Широкое промышленное производство аппаратуры уплотнения в СССР началось с разработки в 1934 г. трехканальной аппаратуры СМТ-34. Эта аппаратура двухполосной системы с передачей в линию несущей ча­стоты работала в полосе частот 10,4–40 кГц. В 1935 г. отечественная промышленность начала выпускать трехканальную аппаратуру уплотнения цепей типа ОСМТ-35, работающую в спектре 6–30 кГц без пере­дачи в линию несущей частоты. В аппаратуре были установлены автоматическая регулировка усиления. Аппаратура обеспечивала более высокое качество передачи и большую дальность действия .

К концу 30-х годов аппаратурой уплотнения было оборудовано большинство междугородных телефонных линий. В этот же период высокочастотные каналы начинают использоваться для передачи нетелефонной информации, прежде всего, для многократного телеграфирования и фототелеграфирования .

В 1939 г. вступила в эксплуатацию самая длинная в мире междугородная телефонная линия Москва–Хабаровск протяженностью около 9 тыс. км, продолжен­ная затем до Владивостока. С вводом в строй этой магистрали была установлена связь с крупными промышленными центрами Востока: Хабаровском, Владивостоком, а в дальнейшем с Магаданом, Южно-Сахалинском и другими городами.

В 1939-1940 гг. специалисты Центрального научно-исследовательского института связи и завода «Красная заря» разработали первую отечественную 12-канальную систему высокочастотного телефонирования по медным цепям воздушных линий связи. Внедрение этой аппаратуры позволило значительно увеличить пропуск­ную способность междугородных телефонных линий. В период Великой Отечественной войны эта аппаратура успешно обеспечивала связь на магистрали Москва–Ленинград.

В 1949 г. начался промышленный выпуск трехканальной аппаратуры высокочастотного телефонирования В-3 для уплотнения воздушных цепей из цветных металлов. Аппаратура, работающая в диапазоне частот 6–27 кГц, рассчитана на организацию связи по линиям протяженностью до 10 тыс. км. Эта аппаратура получила широкое распространение на воздушных линиях междугородной телефонной сети.

В 1965 г. промышленно­стью был организован выпуск аппаратуры В-3-3 для уплот­нения цепей из цветных ме­таллов и стальных цепей на магистральных и областных связях. Аппаратура была выполнена на транзисторах и позволяла организовать четыре канала – три канала ВЧ и один канал служебной связи. По сдвоенным каналам В-3-3 можно было организовать передачу программ вещания с по­мощью аппаратуры АВ-2/3. Диапазон частот (4–31 кГц) в этой аппаратуре шире, чем в В-3. Максимальная дальность передачи по медным цепям – 2500 км, по стальным цепям – 150 км.

В 1951 г. начался серийный выпуск аппаратуры В-12, работавшей в диапазоне частот 36-143 кГц и обеспечивавшей получение двенадцати телефонных каналов при уплотнении медных и биметаллических воз­душных цепей. Аппаратура была рассчитана на организацию связей протяженностью до 10 тыс. км. По каждому ка­налу аппаратуры В-12 можно было организовать передачу фототелеграмм, 16 каналов тонального телеграфа, а по двум объединенным каналам с помощью специальной аппаратуры – передачу программ вещания.

Модифицированная аппаратура В-12-2 (1956–1957 гг.) вместе с генераторным оборудованием зани­мала две стойки (вместо восьми стоек – в аппарату­ре В-12). Уменьшение габаритов аппаратуры позволило на существующих междугородных станциях устанавли­вать большее количество комплектов аппаратуры уплотнения.

В 1951 г. была разработана аппаратура К-12, работаю­щая в диапазоне 12–60 кГц. С помощью этой аппара­туры по двухкабельной линии можно было организовать 12 телефонных каналов по двум парам.

На смену системе К-12 пришла аппаратура К-24, разработанная в 1953 г., которая позволила вдвое уве­личить использование пар кабеля. Аппаратура К-24 ра­ботает в диапазоне частот 12-108 кГц.

В 1957 г. была разработана шестидесятиканальная аппаратура К-60, работающая по двухкабельной системе в диапазоне частот 12–252 кГц и позволяющая осуществлять одновременную передачу 60 телефонных разговоров по двум парам на расстояние до 5 тыс. км . В конце 50-х годов в ГДР была разработана аппаратура, подобная К-60, на электронных лампах – V-60-S. В 1965 - 1966 годах, не без участия СССР, промышленностью ГДР были разработаны образцы аппаратуры типа V-60-E на транзисторах .

Начиная с середины 50-х гг. в аппаратуре систем передачи применяются полупроводниковые приборы. Аппаратура К-24П и К-60П была выполнена полностью на полупроводниках.

Первая отечественная система связи для уплотнения коаксиальных линий связи К-1920 была создана в 1959–1960 гг. С помощью этой системы можно организовать 1920 телефонных каналов или же 300 телефонных каналов и одновременно одну телевизионную передачу. Кроме того, по каналам этой системы можно обеспечить телеграфный обмен, передачу программ вещания, фототелеграфных сообщений, а также данных. Система занимает диапазон частот 312–8524 кГц.

Для уплотнения малогабаритного коаксиального кабеля была предназначена система К-300. Она позволяет организовать 300 телефонных каналов в спектре частот 60–1300 кГц. Для использования на внутриобластных связях была создана система К-120, работавшая в спектре до 1300 кГц .

Следует отметить, что в начальный период при разработке различных систем разрабатывалась отдельная оконечная аппаратура уплотнения. Так были разработаны комплекты аппаратуры для систем В-12, К-12, К-24, К-60, К-1920 (первый выпуск). Такое разнообразие типов оборудования с различным конструктивным и электрическим решением аналогичных узлов приводило к усложнению эксплуатации аппаратуры и значительному разбросу параметров каналов и групповых трактов различных систем. Поэтому уже при проектировании аппаратуры К-300 была поставлена задача создания унифицированной оконечной аппаратуры для всех многоканальных систем передачи .

Впоследствии были созданы системы передачи К-3600, К-5400, К-10800. Две последние из них так и не получили распространения.

Все рассмотренные аналоговые системы передачи были основаны исключительно на принципе частотного разделения каналов (ЧРК), хотя метод временного разделения каналов и виды импульсной модуляции (амплитудно-импульсная, широтно-импульсная, фазово-импульсная) были известны еще в 30-е годы и изучались. Связано это было с тем, что аналоговая система передачи с амплитудно-импульсной модуляцией (АИМ) и временным разделением каналов (ВРК) требовала гораздо более широкую полосу частот по сравнению с системой передачи с ЧРК той же емкости, поскольку при использовании в качестве сигнала-переносчика последовательности прямоугольных импульсов спектр группового сигнала оказывался очень широким (теоретически бесконечным). Неизбежное ограничение спектра, как и вообще любые линейные искажения группового сигнала, приводили бы к межканальным переходам, имеющим характер внятного переходного разговора.

В аналоговых системах передачи применялись следующие разновидности амплитудной модуляции (АМ):

АМ с двумя боковыми полосами частот и несущей частотой,

АМ с одной боковой полосой частот и несущей частотой,

АМ с двумя боковыми полосами частот без несущей частоты (АМ ДБП),

АМ с несимметричными боковыми полосами частот.

Наилучшим по мощностным показателям, а также с точки зрения рациональности использования частотного ресурса, хотя и самым сложным в реализации, оказался метод АМ ОБП. Именно этот вид модуляции использовался в подавляющем большинстве аналоговых систем передачи.

Аналоговые системы передачи сыграли огромную роль в создании всемирной телекоммуникационной сети. Можно с уверенностью утверждать, что без изобретения методов уплотнения каналов междугородная телефонная связь если бы и существовала, то была бы недоступна рядовым пользователям. Однако аналоговые системы передачи обладали серьезными недостатками, основные из которых следующие:

Эффект накапливания в канале помех, шумов и искажений с увеличением расстояния, существенно снижающий качество связи;

Дороговизна аппаратуры, связанная с высочайшими требованиями к стабильности частот задающих генераторов, линейности амплитудных характеристик усилителей, амплитудно-частотным характеристикам электрических фильтров и т. д.;

Трудоемкость эксплуатации, наличие только самых примитивных средств встроенного контроля;

Большие габариты, масса, высокое энергопотребление;

Трудность передачи данных по аналоговым каналам.

Устранить эти недостатки в рамках аналоговой технологии оказалось невозможно, в результате чего аналоговые системы передачи себя изжили, уступив место цифровым системам передачи. Тем не менее, во всем мире все еще эксплуатируется большое количество аналоговых систем, а методы частотного разделения каналов в настоящее время применяются в новейших волоконно-оптических системах передачи с разделением по длинам волн (WDM), а также в высокоэффективных системах «последней мили» xDSL.

3 Цифровые системы передачи плезиохронной цифровой иерархии

В начале XX в. великий русский ученый В. А. Котельников доказал свою знаменитую теорему о дискретизации, показав принципиальную возможность представления непрерывного сигнала в виде последовательности отсчетов, взятых через определенный промежуток времени, и полного восстановления по этой последовательности исходного сигнала. В 1937 году французский инженер А. Ривс предложил принципы импульсно-кодовой модуляции (ИКМ). Импульсные методы модуляции интенсивно развивались в связи с развитием радиолокации начиная с 40-х годов. Таким образом, предпосылки к созданию цифровых систем передачи были созданы еще в первой половине XX века.

Тем не менее, вплоть до 60-х (в России – до 70-х) годов все системы передачи были аналоговыми. Опытная 96-канальная система с ИКМ была создана в первые годы после Второй мировой войны. Но цифровое оборудование было исключительно громоздким, поэтому цифровая связь не находила широкого применения вплоть до конца 50-х годов. Настоящее развитие импульсно-кодовые методы передачи получили лишь начиная с 1956 г., после изобретения транзистора (1948 г.) и разработки первого поколения электронных цифровых вычислительных машин.

Первая коммерческая цифровая система передачи голоса, использовавшая импульсно-кодовую модуляцию и временное разделение каналов, была создана компанией Bell Systems (США) в Чикаго в 1962 г. Система позволяла организовать 24 телефонных канала и работала по медному кабелю, соединявшему офисы компании. Для организации одного телефонного канала требовался цифровой поток со скоростью 64 кбит/с. С учетом того, что 8 кбит/с требовалось для служебных целей, суммарная скорость цифрового потока составляла 1544 кбит/с.

Этот цифровой поток впоследствии был назван каналом DS1, или T1. В США канал со скоростью 1544 кбит/с был принят в качестве первого уровня иерархии цифровых потоков. Это было уже время появления ЭВМ третьего поколения, принесших с собой концепцию каналов ввода-вывода с развитой системой мультиплексоров ввода-вывода, используемых для организации коммерческих сетей передачи данных. Также получали распространение локальные вычислительные сети для объединения компьютеров.

Однако только стремительное развитие микропроцессорной техники (в частности, появление первого микропроцессора фирмы Intel) сделало возможным реальное внедрение цифровых технологий в системы связи. Результатом стало широкое распространение и развитие компьютерных сетей, что дало толчок к созданию сетей передачи голоса и данных с ИКМ.

Развитие цифровых телефонных сетей шло в направлении все большего уплотнения каналов. Это достигалось, с одной стороны, за счет мультиплексирования каналов T1 в сигналы с более высокими скоростями. С другой стороны, применение более эффективных, чем традиционная ИКМ, методов кодирования речевых сигналов (например, дельта-модуляции, дифференциальной импульсно-кодовой модуляции, как неадаптивной, так и адаптивной) позволило уменьшить скорость цифрового потока, требуемую для организации одного телефонного канала и тем самым разместить в одном канале со скоростью 64 кбит/с не один, а несколько телефонных каналов .

Развитие схем мультиплексирования привело к созданию трех иерархий цифровых систем передачи – европейской, североамериканской и японской. Европейская иерархия основывается на первичном цифровом потоке E1, имеющем скорость 2048 кбит/с. При объединении четырех потоков E1 формируется поток E2, имеющий скорость 8448 кбит/с. Поток E3 (34368 кбит/с) получается мультиплексированием четырех потоков E2. Аналогично, потоком четвертого уровня (E4) является сигнал со скоростью 139264 кбит/с, а скорость потока E5 составляет 564992 кбит/с.

В Северной Америке, как уже отмечалось, в качестве первичного сигнала используется поток со скоростью 1544 кбит/с. Сигналы более высоких уровней североамериканской иерархии имеют скорости 6312, 44736 и 274176 кбит/с. Японский вариант иерархии на первых двух уровнях совпадает с американским стандартом (скорости стандартных потоков составляют 1544, 6312, 32064, 97728 кбит/с) .

Объединение цифровых потоков производилось, в основном, побитовым способом. Требования к нестабильности генераторного оборудования были существенно ослаблены по сравнению с аналоговыми системами передачи, что порождало необходимость предусматривать специальные механизмы для согласования скоростей компонентных (объединяемых) и агрегатного (группового) сигналов. Традиционно согласование скоростей подразделялось на положительное, отрицательное и двустороннее и достигалось либо за счет вставки балластных символов (эта процедура называлась стаффингом), либо, наоборот, путем изъятия одного символа из цифрового потока и передачи его по отдельному специально отведенному цифровому каналу. Для управления процессом в цикле группового сигнала также предусматривались биты для команд согласования скоростей .

Так как цифровые системы передачи были рассчитаны на синхронизацию от различных задающих генераторов и допускали некоторое расхождение частот, эта технология получила название ПЦИ – плезиохронная, т. е. почти синхронная, цифровая иерархия (PDH, Plesiochronous Digital Hierarchy).

В СССР был принят европейский вариант иерархии. Для сельских сетей связи были разработаны системы передачи ИКМ-15 и ЗОНА-15. На городских сетях применялась система ИКМ-30. Для зоновых и местных сетей была создана аппаратура ИКМ-120. Системы более высокого уровня – ИКМ-480 и ИКМ-1920 нашли свое применение на магистральных и зоновых сетях .

Изначально цифровые системы передачи были разработаны для линий связи, в которых средой распространения групповых сигналов являлись либо металлический кабель, либо радиорелейные линии. В этих системах длина регенерационного участка для E1 – E2 не превышала 5 км, а для E4 – 1,5…2 км. Внедрение систем передачи, работающих по оптическому волокну, позволило многократно увеличить длину регенерационного участка.

В 80-х годах в Советском Союзе была разработана и производилась аппаратура волоконно-оптических систем передачи «Соната-2», предназначенная для использования на городских сетях в качестве соединительных линий между узлами связи. Эта аппаратура позволяла по одной паре многомодовых оптических волокон передавать 120 телефонных каналов со скоростью 8448 кбит/с. Для уплотнения соединительных линий также выпускалось оборудование ИКМ-120-5. Эта аппаратура выпускалась в двух вариантах: КЛТ-26 (работавший в первом окне прозрачности на длине волны 850 нм) и КЛТ-24 (во втором окне прозрачности на длине волны 1300 нм).

Для работы во внутризоновых сетях была предназначена аппаратура «Сопка-2». Данная аппаратура также обеспечивала образование потока 8448 кбит/с и по структурной схеме, устройствам телеконтроля и служебной связи мало отличалась от «Сонаты-2» и ИКМ-120-5.

До 2001 года отечественной промышленностью выпускалась аппаратура для передачи по одномодовому оптическому волокну сигналов E2 – ОЛТ-025 (завод «Морион», г. Пермь) и ТО-41 (АО НПП РОТЕК). Эта аппаратура производилась на современном технологическом уровне, в ней были применены современные электронные и квантово-оптические элементы с большим ресурсом и высокой надежностью. Конструктивно аппаратура была выполнена в нескольких вариантах .

Для внутризоновых сетей кроме аппаратуры «Сопка-2» производилась также аппаратура «Сопка-3», предназначенная для передачи 480 телефонных каналов в двоичном цифровом потоке со скоростью 34368 кбит/с (E3). Для организации потока E4 по оптическому волокну была предназначена аппаратура «Сопка-4». Впоследствии характеристики волоконно-оптических систем передачи были улучшены. Появились системы «Сопка-2м», «Сопка-3м», «Сопка-4м».

По мере развития телекоммуникационных сетей и появления новых требований к системам передачи стали проявляться недостатки плезиохронной цифровой иерархии. Использование процедуры согласования скоростей приводила к невозможности выделения компонентных потоков из агрегатного без его полного демультиплексирования. Например, для вывода потока E1 из потока E4 необходимо провести полное демультиплексирование на потоки E3, затем разделить необходимый поток E3 на потоки E2, после чего демультиплексировать поток E2 до уровня E1. Это требовало в пунктах выделения и транзита устанавливать большое количество оборудования.

Другой недостаток ПЦИ заключается в том, что нарушение синхронизма в групповом сигнале ЦСП более высокого уровня приводит к нарушению синхронизма во всех компонентных потоках, а восстановление синхронизма при этом должно осуществляться последовательно от высших ступеней иерархии к низшим, что требует относительно большого времени.

Наконец, плезиохронная цифровая иерархия обладает слабыми возможностями в организации служебных каналов для целей контроля и управления потоком в сети и практически полное отсутствие средств маршрутизации потоков нижних уровней .

Указанные недостатки были преодолены в новой технологии, получившей название SDH (Synchronous Digital Hierarchy, синхронная цифровая иерархия). Однако системы ПЦИ до сих пор существуют в большом количестве и продолжают эксплуатироваться. Фирмы-производители предлагают на рынке телекоммуникационного оборудования множество наименований изделий, работающих по этой технологии.

4 Цифровые системы передачи синхронной цифровой иерархии

Недостатки, присущие цифровым системам передачи плезиохронной цифровой иерархии, потребовали создание новой технологии транспортной сети. В связи с этим перед разработчиками встали следующие задачи:

Необходимо было унифицировать иерархию скоростей цифровых потоков и продолжить его за пределы, регламентированные стандартами ПЦИ;

Новая технология должна была позволять вводить и выводить компонентные потоки без полного демультиплексирования группового сигнала, для чего компонентные потоки должны занимать строго определенное положение в цикле;

Необходимо было разработать новые структуры циклов, которые бы позволили организовать не только примитивную сигнализацию, но и маршрутизацию потоков;

Технология должна была обеспечить в пределах иерархии возможность управления сетями с топологией любой сложности;

Интерфейсы транспортной сети должны быть стандартизованы, чтобы обеспечивалась возможность совместной работы оборудования различных фирм-производителей.

В начале 80-х годов американскими инженерами было предложено:

Использовать синхронный режим работы сети вместо плезиохронного или асинхронного;

Побитовое объединение компонентных потоков заменить побайтовым;

Использовать известную технологию инкапсуляции данных в пакеты (концепция виртуальных контейнеров);

В качестве первичной скорости принять значение 50,688 Мбит/с, установить период следования циклов равным 125 мкс, принять структуру цикла, состоящую из трех строк по 264 столбца. Такие параметры позволили продолжить американскую ветвь ПЦИ (1,5 – 6 – 45 Мбит/с);

Включить в иерархию достаточное число уровней сигналов;

Ориентироваться на использование оптического волокна в качестве среды распространения сигнала.

В 1984-86 гг., рассмотрев ряд альтернатив, комитет Т1 (США) предложил использовать поток со скоростью 50,688 Мбит/с в качестве основного синхронного транспортного сигнала (STS-1). Однако впоследствии комитет SONET принял решение разработать синхронную цифровую иерархию, в которой скорость первичного сигнала была равна 51,84 Мбит/с. При этом была учтена неудача применения кросс-мультиплексирования PDH-иерархий, а также принято во внимание наличие европейского варианта SDH, в котором скорость синхронного транспортного модуля первого уровня (STM-1) составляла 155,52 Мбит/с. В результате появилась возможность путем разработки развитых схем мультиплексирования и кросс-мультиплексирования предложить универсальный набор виртуальных контейнеров (VC), позволивших инкапсулировать все форматы циклов стандартных американской и европейской плезиохронных иерархий. Таким образом, скорость сигнала STM-1 стала равна скорости сигнала ОС-3 системы SONET.

В 1989 г. в Синей книге МККТТ были изложены основные стандарты синхронной цифровой иерархии (рекомендации G.707 – G.709). Аналогичные стандарты для сетей SONET были выпущены ANSI и Bellcore.

Первоначальная редакция стандартов SDH допускала очень большое число вариантов мультиплексирования при формировании сигнала STM-1. Однако уже во второй редакции (1991 г.) некоторые варианты были отменены. В частности, из числа стандартных поддерживаемых компонентных потоков был исключен вторичный цифровой поток европейской ПЦИ (8448 кбит/с). В результате схема мультиплексирования была значительно упрощена. В 1993 году была выпущена третья редакция стандартов .

Технология синхронной цифровой иерархии показала свою жизнеспособность и непрерывно совершенствовалась. Она нашла свое применение не только на волоконно-оптических линиях связи, но и на радиорелейных линиях. Со временем выяснилось, что скорость 155520 кбит/с (скорость синхронного транспортного модуля первого уровня) во многих случаях является избыточной. Появилась потребность продолжить ряд стандартных скоростей не только в сторону увеличения, но и в сторону уменьшения, сохранив при этом все достоинства технологии SDH. В результате в 1999 г. была принята очередная редакция рекомендации G.708, в которой в общую схему мультиплексирования был включен сигнал STM-0 (51,84 Мбит/с, соответствует сигналу первого уровня сети SONET), а также сигналы «суб-STM» sSTM-2n и sSTM-1k (k=1, 2, 4, 8, 16; n=1, 2, 4). Таким образом, появилась возможность передавать даже одиночный виртуальный контейнер VC-12 (содержащий один поток 2 Мбит/с) с возможностью сквозного контроля и управления в пределах всей сети.

Набор стандартных контейнеров для отображения полезной нагрузки до некоторой степени ограничивал множество компонентных сигналов, которые можно было передавать по сети SDH. Между тем, хотя технология разрабатывалась в первую очередь в расчете на передачу сигналов плезиохронных иерархий, существовала потребность в передаче и других видов сигналов (например, ячеек ATM, трафика компьютерных сетей и т. п.) Чтобы сделать технологию SDH действительно универсальной, были разработаны методы смежной и виртуальной конкатенации (объединения) виртуальных контейнеров. Конкатенированные виртуальные контейнеры VC-n-Xc образуют тракты со скоростью, в X раз превышающей скорость одиночных виртуальных контейнеров VC-n .

В настоящее время SDH является самой распространенной технологией транспортной сети. Производителями телекоммуникационного оборудования выпускается огромное число наименований аппаратуры синхронной цифровой иерархии. Можно сказать, что SDH – это сегодняшний день транспортных сетей. Большой потенциал технологии, наличие путей ее дальнейшего совершенствования в соответствии с требованиями времени позволяют предположить, что синхронная иерархия, скорее всего, в ближайшие годы будет сохранять лидирующее положение.

На сегодняшний день существует оборудование SDH, позволяющее передавать сигналы со скоростями вплоть до 40 Гбит/с (STM-256). Такие скорости вполне удовлетворяют сегодняшние потребности в пропускной способности, а в большинстве случаев даже оказываются избыточными. Дальнейшее увеличение скорости цифрового сигнала сопряжено с серьезными техническими трудностями и экономически нецелесообразно.

Однако успехи оптоволоконной технологии позволили значительно повысить эффективность использования линий оптического кабеля за счет передачи цифровых потоков одновременно на нескольких оптических несущих. Эта технология получила название WDM (Wave Division Multiplexing), то есть разделение по длинам волн, или спектральное уплотнение.

5 Мультиплексирование с разделением по длинам волн. Оптические транспортные сети

Рост потребностей в увеличении объемов связи как с точки зрения увеличения скорости передачи информации, так и охвата новых регионов привел к появлению и становлению новых волоконно-оптических технологий, в частности технологий спектрального (частотного) мультиплексирования (уплотнения) каналов, получивших название WDM- и DWDM-технологий. Эти технологии позволяют в сотни раз увеличить пропускную способность волоконно-оптических каналов и сетей связи; их применение, вместе с технологиями временного уплотнения (TDM), позволило достичь терабитных скоростей передачи информации по одному оптическому волокну.

Повышать пропускную способность оптического волокна в уже проложенном кабеле в принципе можно двумя способами: либо повысить скорость передачи в канале за счет применения более быстрого временного уплотнения (TDM), либо увеличить число спектральных каналов, по которым осуществляется передача сигнала по одному волокну за счет применения WDM-технологии.

Реализация первого варианта, особенно в сетях дальней связи, использующих синхронную цифровую иерархию (SONET/SDH), связана с рядом трудностей. В настоящее время на практике реализованы и используются TDM-каналы со скоростями передачи информации до 40 Гбит/с, однако дальнейшее увеличение скоростей технически труднодостижимо и приводит к резкому удорожанию оконечной аппаратуры.

Кроме этого, в большинстве случаев уже проложенное оптическое волокно не позволяет передавать информацию со скоростями более 10 Гбит/с, поскольку при его прокладке в составе волоконного кабеля не принимался во внимание ряд существенных эффектов, проявляющихся в волокне при таких скоростях передачи информации. Во первых, из-за наличия дисперсии в волокне, которая приводит к уширению световых импульсов и, следовательно, к ограничению скорости передачи информации. В одномодовом волокне полная дисперсия состоит из хроматической и поляризационно-модовой (ПМД). Величину хроматической дисперсии в принципе можно снизить путем включения в линию отрезков волокна с противоположным знаком дисперсии. Величина ПМД обусловлена отклонениями поперечного сечения световедущей жилы волокна от круглой формы, возникающими из-за несовершенств технологии, и носит случайный характер, а поэтому и не всегда может быть скомпенсирована. Во вторых, с ростом скорости передачи падает чувствительность фотоприемных устройств и глубина модуляции несущего светового сигнала информационным сигналом и, как следствие этого, отношение сигнал/шум в линии. Для компенсации этих эффектов необходимо устанавливать дополнительные усилители и регенераторы оптических сигналов. Все это так или иначе приводит к усложнению оптической аппаратуры и повышению ее стоимости.

Существует другой путь увеличения информационной емкости или скорости передачи информации ВОЛС. Это – применение спектрального мультиплексирования, WDM-технологии. Системы, использующие WDM, основаны на способности оптического волокна одновременно пропускать широкий спектр оптического излучения или набор большого числа не интерферирующих и не взаимодействующих между собой длин волн. Каждая длина волны или определенный диапазон длин волн этого спектра может служить независимым оптическим каналом для передачи информации по волокну .

На заре развития технологии WDM процессу стандартизации ее основных параметров: шага между несущими, длины и числа пролетов (секций), бюджета оптической мощности – уделялось мало внимания, так как эта технология использовала в качестве источника сигнала выходной сигнал мультиплексора SDH, а длина пролета была привязана к длине одной из стандартных секций SDH. Поэтому среди систем WDM в то время можно было встретить системы с двумя каналами (1310 и 1550 нм, где разнос 240 нм диктовался только желанием сопрячь системы SDH, работающие с двумя стандартными несущими) или 5–7 каналами с шагом 3,2 или 1,6 нм, длина пролета и бюджет мощности которых не нормировался. О классификации самих систем WDM не было и речи.

Однако бурное развитие WDM привело к появлению первого, хотя и временного (класса draft) стандарта Международного союза электросвязи (1997), который впоследствии был одобрен (10.98) и опубликован в 1999 году как стандарт для многоканальных систем SDH с оптическими усилителями G.692. Этот стандарт рекомендовал использовать частотный план с шагом несущих 100 ГГц (0,8 нм) и больше, хотя в разработках новых систем WDM, которые уже именовались как плотные WDM, или DWDM, уже использовался шаг 50 ГГц (0,4 нм). Результатом дальнейшего развития оптической интегральной схемотехники стало уменьшение шага между несущими последовательно до 50, 25 и 12,5 ГГц, о чем в момент разработки первого стандарта можно было только мечтать.

Однако затем интенсивный путь развития систем DWDM (с точки зрения уменьшения шага между несущими частотами) зашел в тупик, так как к следующему этапу – уменьшению шага до 6,25 ГГц – будет очень трудно перейти не только из-за физических ограничений (температурной нестабильности частот несущих), но и из-за существенного удорожания таких сверхплотных систем WDM (HDWDM). Выходом из этого экономического тупика явилось использование нового класса систем WDM – разреженных систем WDM, или CWDM, которые используют очень большой и фиксированный шаг между несущими – 20 нм – и очень дешевые средства выделения этих несущих: многослойные тонкопленочные оптические фильтры. Реализация такого решения стала возможной благодаря резкому расширению оптической полосы использования систем WDM: от 1270 до 1610 нм, что было обусловлено успехами в области создания ОВ, не имеющего пика поглощения на частоте 1383 нм.

Первоначально несущие WDM использовались только для передачи трафика систем SDH. Системам WDM была уготована роль магистральных транспортных систем, работающих по схеме точка-точка. Однако каждая несущая в системах WDM принципиально могла передавать поток цифровых сигналов, сформированный по законам любой синхронной (для глобальных сетей) или асинхронной (для локальных сетей) технологии. Последнее объясняется тем, что она дает технологиям ЛВС физический уровень модели взаимодействия открытых систем OSI. В результате одна несущая может передавать АТМ или IP, или Ethernet трафик ЛВС, другая – трафик SDH или PDH глобальных сетей и т.д. Для этого нужно лишь промодулировать конкретную несущую WDM соответствующим сигналом, т.е. иметь соответствующий интерфейс на входе систем WDM, которые считаются прозрачными для внешнего модулирующего сигнала, обеспечивающими ему передачу через физический уровень в канал связи (среду передачи).

Таким образом, технология WDM обеспечивает технологиям ATM, Ethernet и IP физический интерфейс для выхода на физический уровень и далее в оптическую среду передачи. Производители оборудования «старых глобальных технологий» SDH/SONET, желая продлить его моральный срок службы, также разработали все необходимые интерфейсы, используя свою альтернативу выхода на физический уровень и в среду передачи. Эта альтернатива основана на технике инкапсуляции ячеек АТМ или кадров/пакетов Ethernet и IP в виртуальные контейнеры SDH или виртуальные трибы SONET. Данная техника в настоящее время объединена под общим названием MSPP (Multiservice Pro­vi­sio­ning Platform) – платформа мультисервисного обеспечения. Она позволяет использовать одну сеть SDH/SONET для передачи разнородного трафика путем использования различных интерфейсных карт с мультисервисными протоколами и процедурами инкапсуляции такого трафика. Это продлевает жизнь технологиям SDH/SONET и увеличивает их конкурентоспособность по отношению к WDM, что важно, учитывая малую распространенность сетей WDM в России.

Ясно, что при прочих равных условиях использование WDM имеет очевидные преимущества в передаче трафика ATM, Ethernet и IP, так как не требует инкапсуляции ячеек/кадров/пакетов в промежуточный модуль (STM/STS), что упрощает процедуру обработки трафика, уменьшает общую длину заголовков, повышая процент информационной составляющей трафика и эффективность передачи в целом.

Системы со спектральным уплотнением подразделяются на:

Разреженные WDM – CDWM – системы с шагом по длине волны 20 нм, работающие в полосе 1270–1610 нм;

Обычные WDM – WDM-системы с шагом несущих по частоте более 200 ГГц, позволяющие мультиплексировать не более 16 каналов;

Плотные WDM – DWDM-системы с шагом несущих по частоте от 200 до 50 ГГц;

Высокоплотные WDM – HDWDM-системы с шагом по частоте меньше 50 (25 и 12,5) ГГц; эта градация систем стандартами не предусмотрена, но часто используется в публикациях специалистов.

В настоящее время еще используется определенное количество 4–8-канальных систем WDM. Их можно условно отнести к системам второго поколения (кроме некоторых). В 1997–1999 годы были разработаны системы третьего поколения, основанные на стандартном частотном плане и имеющие 32, 64, 128 или больше каналов. В настоящее время начался этап их повсеместного внедрения. Характерная особенность этого этапа – использование принципа «увеличение числа каналов по мере роста трафика». Такой подход учитывается разработкой интерфейсных карт, рассчитанных на различное число портов (4, 8, 16), или возможностью установки нужного числа однотипных карт с фиксированным числом портов. Этим обуславливается и то, что системы, формально анонсированные как 160/320-канальные, фактически реализуются как 4-8-16-канальные с возможностью последующего наращивания числа каналов .

В России к строительству DWDM-сетей приступили только в XXI веке. В начале 2001 г. петербургская компания «Раском» объявила о старте проекта, который предусматривал увеличение пропускной способности ее базовой ВОЛС до уровня STM-64 (10 Гбит/с). Уже в июле этого же года были введены в эксплуатацию система передачи и оборудование линейного тракта DWDM на участке Москва – Санкт-Петербург. В состав участка кроме оконечных станций входили один регенерационный и шесть усилительных пунктов. Общая длина линии составляет 690 км, продолжительность усилительного участка – 96 км, регенерационного – 345 км. А ровно через год, в июле 2002 был введен в эксплуатацию участок Санкт-Петербург – граница с Финляндией. В результате суммарная потенциальная пропускная способность магистральной сети «Раском» возросла до 15 Тбит/с.

Первое время технология DWDM в России применялась только при строительстве магистральных сетей передачи данных или для создания одной-двух линий связи между городами. И только в 2005 году была построена первая региональная сеть – зоновая мультисервисная DWDM-сеть ОАО «Таттелеком». Имевшаяся на тот момент в распоряжении ОАО «Таттелеком» сеть SDH на основе каналов уровня STM-4 с растущим трафиком уже не справлялась, и в 2003 г. ОАО «Таттелеком» объявило конкурс на проведение модернизации своей транспортной сети. Победителем конкурса была признана китайская компания Huawei Technologies. В сентябре 2005 г. модернизация сети была завершена.

В кольце DWDM транслируются семь длин волн, которые могут нести 10 защищенных (20 незащищенных) каналов Gigabit Ethernet, а также одно кольцо STM-16. Еще один уровень STM-16 несет независимое кольцо SDH. На основе технологии DWDM также построено семь оптических каналов Gigabit Ethernet: два канала Казань – Набережные Челны, каналы Казань – Нижнекамск, Казань – Альметьевск, Казань – Лениногорск, Казань – Елабуга, Казань – Чистополь. Независимое кольцо SDH выполняет функцию вывода в узлах потоков E1, поскольку эти потоки напрямую, без дорогого дополнительного оборудования с DWDM не выводятся.

Самая протяженная сеть DWDM в России находится в собственности ЗАО «Компания ТрансТелеКом». Компания начала построение сети DWDM в 2004 г., а 24 декабря 2004 г. органами Госсвязьнадзора было выдано разрешение на эксплуатацию первого участка сети Каменногорск – Санкт-Петербург – Москва длиной более 900 км. В ноябре 2005 г. был закончен третий этап строительства сети, и ее общая протяженность достигла 18 925 км.

Сеть «ТрансТелеКом» в настоящее время состоит из трех географических участков, которые строились поэтапно:

Каменногорск – Санкт-Петербург – Москва – Екатеринбург – Входная – Тайшет – Карымская – общей протяженностью около 8,7 тыс. км;

Выборг – Санкт-Петербург – Вологда – Ярославль – Москва – Самара – Челябинск – Омск – общей протяженностью около 6 тыс. км;

Омск – Барнаул – Иркутск – Тайшет – Карымская – общей протя­жен­нос­тью около 6 тыс. км.

В ближайшее время она будет увеличена еще на два участка:

Москва – Курск – Воронеж – Ростов-на-Дону – Волгоград – Саратов – Сызрань – Самара – общей протяженностью около 3,5 тыс. км;

БАМ – Хабаровск – Владивосток – общей протяженностью около 2,2 тыс. км.

Таким образом, сегодня «ТрансТелеКом» обладает самой разветвленной, протяженной и, что особенно важно, географически резервированной сетью DWDM в России.

Кроме упомянутых, существуют операторы, владеющие большими магистралями с использованием технологии DWDM.

Национальный оператор дальней связи «Ростелеком» обладает несколькими DWDM-магистралями. Это «Балтийская кабельная сеть» (БСК), построенная в партнерстве с TeliaSonera International Carrier, основное предназначение которой – присоединение мощностей «Ростелекома» к телекоммуникационным ресурсам стран Европы и увеличение мощности национальной сети. БКС включает в себя два основных участка: российский – Москва – Санкт-Петербург – Кингисепп и международный – Кингисепп – Логи – Котка. Сеть построена на оборудовании компании NEC в 2002 г.

В январе 2003 г. вступила в строй DWDM-магистраль «Ростелекома» Москва – Самара. На этом участке установлено оборудование, которое в максимальной конфигурации позволит «Ростелекому» пропускать 320 Гбит/с. В сентябре 2004 г. «Ростелеком» завершил внедрение DWDM на сетях Москва – Хабаровск и Москва – Новороссийск. В мае 2005 г. «Ростелеком» подписал контракт с компанией Alcatel, предусматривающий модернизацию волоконно-оптической сети «Ростелекома» на юге Российской Федерации.

Другим оператором является ЗАО «Сонера Рус», дочерняя компания Sonera Telecom, владеющее сетью Москва – Санкт-Петербург – Финляндия. Магистраль была полностью введена в эксплуатацию в марте 2002 г. и является российским сегментом единой международной магистральной сети Sonera, работающей по единым принципам с обеспечением полной прозрачности на всем протяжении и стопроцентным физическим резервированием линейной части. Ее пропускная способность на момент постройки была эквивалентна 8 каналам STM-16.

Строительство DWDM-магистралей идет нарастающими темпами. При этом если первые проекты были нацелены скорее на соединение российского сегмента Интернета с международной сетью высокоскоростными каналами, то теперь цели и задачи изменились. На первый план выходит задача обеспечения высококачественной связью всех развитых регионов России. Кроме того, обострение конкуренции на рынке междугородной связи подталкивает операторов к созданию таких сетей. Увеличение количества больших проектов в области корпоративных сетей и сетей государственных министерств и ведомств вынуждает провайдеров увеличивать емкость своих магистралей с целью создания наиболее благоприятных условий для клиентов .

С момента своего возникновения техника многоканальной электросвязи прошла несколько этапов, непрерывно совершенствуясь. На смену простейшим системам многократного телеграфирования и телефонирования в начале XX века пришли аналоговые системы передачи, благодаря которым фактически и была создана междугородная и международная сеть связи. Развиваясь по пути увеличения числа каналов и расширения используемой полосы частот, эта технология к 70–80-м годам достигла своего апогея, после чего постепенно была вытеснена цифровыми системами передачи плезиохронной цифровой иерархии.

Преимущества цифровой техники привели к тому, что плезиохронная иерархия стала основной технологией транспортной сети. Появление волоконной оптики открыло новый этап в развитии техники систем передачи – началось бурное развитие волоконно-оптических линий связи, которые к настоящему времени практически вытеснили линии, работающие по металлическому кабелю.

Следующим важным этапом эволюции технологий транспорта стало появление аппаратуры синхронной цифровой иерархии. Эта технология вывела на новый уровень услуги, предоставляемые транспортной сетью, а также управление и обслуживание в самой сети. Развитость средств встроенного контроля, телеметрии, маршрутизации сделала возможным управление телекоммуникационной сетью посредством специальной сети управления и обслуживания с помощью компьютерной техники. За счет применения систем резервирования и автоматического защитного переключения повысилась надежность сети.

Увеличение скоростей цифровых потоков к настоящему времени остановилось на отметке 40 Гбит/с, так как дальнейший рост связан с существенными техническими трудностями и на сегодняшний день экономически не оправдан. Большая эффективность использования пропускной способности оптического кабеля была достигнута за счет применения на новом технологическом уровне старой идеи частотного разделения каналов и создания технологии спектрального уплотнения. Оптические несущие в DWDM-системах могут передавать трафик любой природы – сигналы SDH, ATM, Ethernet, пакеты IP и т. п.

В ближайшем будущем следует ожидать дальнейшего развития волоконно-оптической техники в направлении создания полностью оптических сетей. В этих сетях передача сигналов, обработка, регенерация, коммутация и т. д. осуществляется без преобразования оптического сигнала в электрический.

1 Шарле Д. Л. Хет-трик в матче с Атлантикой. Люди и события в истории электротехники и электросвязи. – М.: МЦНТИ, ООО «Мобильные коммуникации», 2002. – (Сер. «История электросвязи и радиотехники»).

2 Телекоммуникационные системы и сети: Учебное пособие. В 3 томах. Том 1 – Современные технологии / под ред. В. П. Шувалова. – Изд. 3-е, испр. и доп. – М.: Горячая линия–Телеком, 2003.

3 Курицын С. А. Основы построения телекоммуникационных систем передачи: Учебное пособие. – СПб.: Информационный центр «Выбор», 2004.

4 Техника дальней связи / Н. Е. Плешков и др. – Л.: ВКАС им. С. М. Буденного, 1951.

5 Резников М. Р. 50 лет советской связи. – М.: Связь, 1967.

6 Система многоканальной связи К-1920 / Берлин З. Ю. и др. – Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Связь, 1968.

7 Мухин С. В. История развития каналообразующей аппаратуры в нашей стране ()

8 Унифицированное высокочастотное оборудование для оконечных станций дальней связи / ред. Е. В. Комарова, В. К. Старикова. – М.: Связь, 1966.

9 Гуревич В. Э. и др. Импульсно-кодовая модуляция в многоканальной телефонной связи. – М.: Связь, 1973.

10 Слепов Н. Н. Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи. – М.: Радио и связь, 2000.

11 Скляров О. К. Волоконно-оптические сети и системы связи. – М.: СОЛОН-Пресс, 2004.

12 Кулева Н. Н., Федорова Е. Л. Архитектурное представление сетевых слоев в процессах мультиплексирования в транспортных сетях SDH / СПбГУТ. – СПб, 2004.

13 Потапов В. Т. DWDM-технологии - основа терабитных коммуникаций оптических сетей будущего // Фотон-Экспресс, №9, 2001.

14 Слепов Н. Особенности современной технологии WDM // Электроника НТБ, №6, 2004.

15 Лихачев Н. Технология DWDM на отечественных линиях связи // Connect! Мир связи, №2, 2006.

Линии связи возникли одновременно с появлением электрического телеграфа. Первые линии связи были кабельными. Однако вследствие несовершенства конструкции кабелей подземные кабельные линии связи вскоре уступили место воздушным. Первая воздушная линия большой протяженности была построена в 1854 г. между Петербургом и Варшавой. В начале 70-х годов прошлого столетия была построена воздушная телеграфная линия от Петербурга до Владивостока длиной около 10 тыс. км. В 1939 г. была пущена в эксплуатацию величайшая в мире по протяженности высокочастотная телефонная магистраль Москва--Хабаровск длиной 8300 км.

Создание первых кабельных линий связано с именем русского ученого П. Л. Шиллинга. Еще в 1812 г. Шиллинг в Петербурге демонстрировал взрывы морских мин, использовав для этой цели созданный им изолированный проводник.

В 1851 г. одновременно с постройкой железной дороги между Москвой и Петербургом был проложен телеграфный кабель, изолированный гуттаперчей. Первые подводные кабели были проложены в 1852 г. через Северную Двину и в 1879 г. через Каспийское море между Баку и Красноводском. В 1866 г. вступила в строй кабельная трансатлантическая магистраль телеграфной связи между Францией и США,

В 1882--1884 гг. в Москве, Петрограде, Риге, Одессе были построены первые в России городские телефонные сети. В 90-х годах прошлого столетия на городских телефонных сетях Москвы и Петрограда были подвешены первые кабели, насчитывающие до 54 жил. В 1901 г. началась постройка подземной городской телефонной сети.

Первые конструкции кабелей связи, относящиеся к началу XX века, позволили осуществлять телефонную передачу на небольшие расстояния. Это были так называемые городские телефонные кабели с воздушно-бумажной изоляцией жил и парной их скруткой. В 1900--1902 гг. была сделана успешная попытка повысить дальность передачи методами искусственного увеличения индуктивности кабелей путем включения в цепь катушек индуктивности (предложение Пупина), а также применения токопроводящих жил с ферромагнитной обмоткой (предложение Крарупа). Такие способы на том этапе позволили увеличить дальность телеграфной и телефонной связи в несколько раз.

Важным этапом в развитии техники связи явилось изобретение, а начиная с 1912--1913 гг. освоение производства электронных ламп. В 1917 г. В. И. Коваленковым был разработан и испытан на линии телефонный усилитель на электронных лампах. В 1923 г. была осуществлена телефонная связь с усилителями на линии Харьков--Москва--Петроград.

В 30-х годах началось развитие многоканальных систем передачи. В последующем стремление расширить спектр передаваемых частот и увеличить пропускную способность линий привело к созданию новых типов кабелей, так называемых коаксиальных. Но массовое изготовление их относится лишь к 1935 г., к моменту появления новых высококачественных диэлектриков типа эскапона, высокочастотной керамики, полистирола, стирофлекса и т. д. Эти кабели допускают передачу энергии при частоте токов до нескольких миллионов герц и позволяют производить по ним передачу телевизионных программ на большие расстояния. Первая коаксиальная линия на 240 каналов ВЧ телефонирования была проложена в 1936 г. По первым трансатлантическим подводным кабелям, проложенным в 1856 г., организовывали лишь телеграфную связь, и только через 100 лет, в 1956 г., была сооружена подводная коаксиальная магистраль между Европой и Америкой для многоканальной телефонной связи.

В 1965--1967 гг. появились опытные волноводные линии связи для передачи широкополосной информации, а также криогенные сверхпроводящие кабельные линии с весьма малым затуханием. С 1970 г. активно развернулись работы по созданию световодов и оптических кабелей, использующих видимое и инфракрасное излучения оптического диапазона волн.

Создание волоконного световода и получение непрерывной генерации полупроводникового лазера сыграли решающую роль в быстром развитии волоконно-оптической связи. К началу 80-х годов были разработаны и испытаны в реальных условиях волоконно-оптические системы связи. Основные сферы применения таких систем -- телефонная сеть, кабельное телевидение, внутри объектовая связь, вычислительная техника, система контроля и управления технологическими процессами и т. д.

В России и других странах проложены городские и междугородные волоконно-оптические линии связи. Им отводится ведущее место в научно-техническом прогрессе отрасли связи.

1. История развития линий связи

Линии связи возникли одновременно с появлением электрического телеграфа. Первые линии связи были кабельными. Однако вследствие несовершенства конструкции кабелей подземные кабельные линии связи вскоре уступили место воздушным. Первая воздушная линия большой протяженности была построена в 1854 г. между Петербургом и Варшавой. В начале 70-х годов прошлого столетия была построена воздушная телеграфная линия от Петербурга до Владивостока длиной около 10 тыс. км. В 1939 г. была пущена в эксплуатацию величайшая в мире по протяженности высокочастотная телефонная магистраль Москва-Хабаровск длиной 8300 км.

Создание первых кабельных линий связано с именем русского ученого П.Л. Шиллинга. Еще в 1812 г. Шиллинг в Петербурге демонстрировал взрывы морских мин, использовав для этой цели созданный им изолированный проводник.

В 1851 г. одновременно с постройкой железной дороги между Москвой и Петербургом был проложен телеграфный кабель, изолированный гуттаперчей. Первые подводные кабели были проложены в 1852 г. через Северную Двину и в 1879 г. через Каспийское море между Баку и Красноводском. В 1866 г. вступила в строй кабельная трансатлантическая магистраль телеграфной связи между Францией и США.

В 1882-1884 гг. в Москве, Петрограде, Риге, Одессе были построены первые в России городские телефонные сети. В 90-х годах прошлого столетия на городских телефонных сетях Москвы и Петрограда были подвешены первые кабели, насчитывающие до 54 жил. В 1901 г. началась постройка подземной городской телефонной сети.

Первые конструкции кабелей связи, относящиеся к началу XX века, позволили осуществлять телефонную передачу на небольшие расстояния. Это были так называемые городские телефонные кабели с воздушно-бумажной изоляцией жил и парной их скруткой. В 1900-1902 гг. была

сделана успешная попытка повысить дальность передачи методами искусственного увеличения индуктивности кабелей путем включения в цепь катушек индуктивности (предложение Пупина), а также применения токопроводящих жил с ферромагнитной обмоткой (предложение Крарупа). Такие способы на том этапе позволили увеличить дальность телеграфной и телефонной связи в несколько раз.

Важным этапом в развитии техники связи явилось изобретение, а начиная с 1912-1913 гг. освоение производства электронных ламп. В 1917 г. В.И. Коваленковым был разработан и испытан на линии телефонный усилитель на электронных лампах. В 1923 г. была осуществлена телефонная связь с усилителями на линии Харьков-Москва- Петроград.

В 30-х годах началось развитие многоканальных систем передачи. В последующем стремление расширить спектр передаваемых частот и увеличить пропускную способность линий привело к созданию новых типов кабелей, так называемых коаксиальных. Но массовое изготовление их относится лишь к 1935 г., к моменту появления новых высококачественных диэлектриков типа эскапона, высокочастотной керамики, полистирола, стирофлекса и т.д. Эти кабели допускают передачу энергии при частоте токов до нескольких миллионов герц и позволяют производить по ним передачу телевизионных программ на большие расстояния. Первая коаксиальная линия на 240 каналов ВЧ телефонирования была проложена в 1936 г. По первым трансатлантическим подводным кабелям, проложенным в 1856 г., организовывали лишь телеграфную связь, и только через 100 лет, в 1956 г., была сооружена подводная коаксиальная магистраль между Европой и Америкой для многоканальной телефонной связи.

В 1965-1967 гг. появились опытные волноводные линии связи для передачи широкополосной информации, а также криогенные сверхпроводящие кабельные линии с весьма малым затуханием. С 1970 г. активно развернулись работы по созданию световодов и оптических кабелей, использующих видимое и инфракрасное излучения оптического диапазона волн.

Создание волоконного световода и получение непрерывной генерации полупроводникового лазера сыграли решающую роль в быстром развитии волоконно-оптической связи. К началу 80-х годов были разработаны и испытаны в реальных условиях волоконно-оптические системы связи. Основные сферы применения таких систем - телефонная сеть, кабельное телевидение, внутри объектовая связь, вычислительная техника, система контроля и управления технологическими процессами и т.д.

В России и других странах проложены городские и междугородные волоконно- оптические линии связи. Им отводится ведущее место в научно-техническом прогрессе отрасли связи.

2. Конструкция и характеристика оптических кабелей связи

Разновидности оптических кабелей связи

Оптический кабель состоит из скрученных по определенной системе оптических волокон из кварцевого стекла (световодов), заключенных в общую защитную оболочку. При необходимости кабель может содержать силовые (упрочняющие) и демпфирующие элементы.

Существующие ОК по своему назначению могут быть классифицированы на три группы: магистральные, зоновые и городские. В отдельные группы выделяется подводные, объектовые и монтажные ОК.

Магистральные ОК предназначаются для передачи информации на большие расстояния и значительное число каналов. Они должны обладать малыми затуханием и дисперсией и большой информационно- пропускной способностью. Используется одномодовое волокно с размерами сердцевины и оболочки 8/125 мкм. Длина волны 1,3...1,55 мкм.

Зоновые ОК служат для организации многоканальной связи между областным центром и районами с дальностью связи до 250 км. Используются градиентные волокна с размерами 50/125 мкм. Длина волны 1,3 мкм.

Городские ОК применяются в качестве соединительных между городскими АТС и узлами связи. Они рассчитаны на короткие расстояния (до |10 км) и большое число каналов. Волокна-градиентные (50/125 мкм). Длина волны 0,85 и 1,3 мкм. Эти линии, как правило, работают без промежуточных линейных регенераторов.

Подводные ОК предназначаются для осуществления связи через большие водные преграды. Они должны обладать высокой механической прочностью на разрыв и иметь надежные влагостойкие покрытия. Для подводной связи также важно иметь малое затухание и большие длины регенерационных участков.

Объектовые ОК служат для передачи информации внутри объекта. Сюда относятся учрежденческая и видеотелефонная связь, внутренняя сеть кабельного телевидения, а также бортовые информационные системы подвижных объектов (самолет, корабль и др.).

Монтажные ОК используются для внутри- и межблочного монтажа аппаратуры. Они выполняются в виде жгутов или плоских лент.

Оптические волокна и особенности их изготовления

Основным элементом ОК является оптическое волокно (световод), выполненное в виде тонкого стеклянного волокна цилиндрической формы, по которому передаются световые сигналы с длинами волны 0,85...1,6 мкм, что соответствует диапазону частот (2,3...1,2) 1014 Гц.

Световод имеет двухслойную конструкцию и состоит из сердцевины и оболочки с разными показателями преломления. Сердцевина служит для передачи электромагнитной энергии. Назначение оболочки - создание лучших условий отражения на границе “сердцевина - оболочка” и защита от помех из окружающего пространства.

Сердцевина волокна, как правило, состоит из кварца, а оболочка может быть кварцевая или полимерная. Первое волокно называется кварц-кварц, а второе кварц-полимер (кремнеор-ганический компаунд). Исходя из физико-оптических характеристик предпочтение отдается первому. Кварцевое стекло обладает следующими свойствами: показатель преломления 1,46, коэффициент теплопроводности 1,4 Вт/мк, плотность 2203 кг/м3.

Снаружи световода располагается защитное покрытие для предохранения его от механических воздействий и нанесения расцветки. Защитное покрытие обычно изготавливается двухслойным: вначале кремнеорганический компаунд (СИЭЛ), а затем-эпоксидакрылат, фторопласт, нейлон, полиэтилен или лак. Общий диаметр волокна 500...800 мкм

В существующих конструкциях ОК применяются световоды трех типов: ступенчатые с диаметром сердцевины 50 мкм, градиентные со сложным (параболическим) профилем показателя преломления сердцевины и одномодовые с тонкой сердцевиной (6...8 мкм)

По частотно-пропускной способности и дальности передачи лучшими являются одномодовые световоды, а худшими - ступенчатые.

Важнейшая проблема оптической связи - создание оптических волокон (ОВ) с малыми потерями. В качестве исходного материала для изготовления ОВ используется кварцевое стекло, которое является хорошей средой для распространения световой энергии. Однако, как правило, стекло содержит большое количество посторонних примесей, таких как металлы (железо, кобальт, никель, медь) и гидроксильные группы (ОН). Эти примеси приводят к существенному увеличению потерь за счет поглощения и рассеяния света. Для получения ОВ с малыми потерями и затуханием необходимо избавиться от примесей, чтобы было химически чистое стекло.

В настоящее время наиболее распространен метод создания ОВ с малыми потерями путем химического осаждения из газовой фазы.

Получение ОВ путем химического осаждения из газовой фазы выполняется в два этапа: изготовляется двухслойная кварцевая заготовка и из нее вытягивается волокно. Заготовка изготавливается следующим образом

Во внутрь полой кварцевой трубки с показателем преломления длиной 0,5...2 м и диаметром 16...18 мм подается струя хлорированного кварца и кислорода. В результате химической реакции при высокой температуре (1500...1700° С) на внутренней поверхности трубки слоями осаждается чистый кварц. Таким образом, заполняется вся внутренняя полость трубки, кроме самого центра. Чтобы ликвидировать этот воздушный канал, подается еще более высокая температура (1900° С), за счет которой происходит схлопывание и трубчатая заготовка превращается в сплошную цилиндрическую заготовку. Чистый осажденный кварц затем становится сердечником ОВ с показателем преломления, а сама трубка выполняет роль оболочки с показателем преломления. Вытяжка волокна из заготовки и намотка его на приемный барабан производятся при температуре размягчения стекла (1800...2200° С). Из заготовки длиной в 1 м получается свыше 1 км оптического волокна.

Достоинством данного способа является не только получение ОВ с сердечником из химически чистого кварца, но и возможность создания градиентных волокон с заданным профилем показателя преломления. Это осуществляется: за счет применения легированного кварца с присадкой титана, германия, бора, фосфора или других реагентов. В зависимости от применяемой присадки показатель преломления волокна может изменяться. Так, германий увеличивает, а бор уменьшает показатель преломления. Подбирая рецептуру легированного кварца и соблюдая определенный объем присадки в осаждаемых на внутренней поверхности трубки слоях, можно обеспечить требуемый характер изменения по сечению сердечника волокна.

Конструкции оптических кабелей

Конструкции ОК в основном определяются назначением и областью их применения. В связи с этим имеется много конструктивных вариантов. В настоящее время в различных странах разрабатывается и изготавливается большое число типов кабелей.

Однако все многообразие существующих типов кабелей можно подразделять на три группы

кабели повивной концентрической скрутки

кабели с фигурным сердечником

плоские кабели ленточного типа.

Кабели первой группы имеют традиционную повивную концентрическую скрутку сердечника по аналогии с электрическими кабелями. Каждый последующий повив сердечника по сравнению с предыдущим имеет на шесть волокон больше. Известны такие кабели преимущественно с числом волокон 7, 12, 19. Чаще всего волокна располагаются в отдельных пластмассовых трубках, образуя модули.

Кабели второй группы имеют в центре фигурный пластмассовый сердечник с пазами, в которых размещаются ОВ. Пазы и соответственно волокна располагаются по геликоиде, и поэтому они не испытывают продольного воздействия на разрыв. Такие кабели могут содержать 4, 6, 8 и 10 волокон. Если необходимо иметь кабель большой емкости, то применяется несколько первичных модулей.

Кабель ленточного типа состоит из стопки плоских пластмассовых лент, в которые вмонтировано определенное число ОВ. Чаще всего в ленте располагается 12 волокон, а число лент составляет 6, 8 и 12. При 12 лентах такой кабель может содержать 144 волокна.

В оптических кабелях кроме ОВ, как правило, имеются следующие элементы:

силовые (упрочняющие) стержни, воспринимающие на себя продольную нагрузку, на разрыв;

заполнители в виде сплошных пластмассовых нитей;

армирующие элементы, повышающие стойкость кабеля при механических воздействиях;

наружные защитные оболочки, предохраняющие кабель от проникновения влаги, паров вредных веществ и внешних механических воздействий.

В России изготавливаются различные типы и конструкций ОК. Для организации многоканальной связи применяются в основном четырех- и восьмиволоконные кабели.

Представляют интерес ОК французского производства. Они, как правило, комплектуются из унифицированных модулей, состоящих из пластмассового стержня диаметром 4 мм с ребрами по периметру и десяти ОВ, расположенных по периферии этого стержня. Кабели содержат 1, 4, 7 таких модулей. Снаружи кабели имеют алюминиевую и затем полиэтиленовую оболочку.

Краткое описание

Центральный офис компании расположен в столице Казахстана - городе Астана. В компании работают около 30 тысяч человек. АО «Казахтелеком» имеет региональные подразделения в каждой области страны и обеспечивает предоставление услуг связи по всей территории страны.

Оглавление

Введение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
Глава 1.Общая характеристика предприятия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4
1.Историческая справка. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.Организационная структура предприятия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
3.Организация производственного процесса. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
4.Основные экономические и финансовые показатели. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Глава 2.Маркетинговое исследование ОАО «Ростелеком» . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 12
Глава 3.Выводы и предложения по всей основной части отчёта. . . . . . . . . . . . . . .17
Заключение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21