Телефонний зв'язок — один із найпоширеніших видів електричного зв'язку. Слово «телефон» створене з двох грецьких слів: «теле» — «далеко» та «фоно» — «звук» — «звук з далеку». Винайдений більше ста років тому американцем А.Г.Беллом. Телефонний зв'язок полягає в перетворенні сигналів інформації (звуків голосу) в коливання електричного струму, передача цих сигналів по лінії і потім знову перетворення їх у звуки, які в точності відповідають мові абонента, що викликається.
Перетворювачем звукових коливань в коливання електричного струму є мікрофон. Для зворотнього перетворення електричних коливань в звукові служить телефон, який в основному складається з сталевої мембрани і електромагніта. При проходженні через котушку електромагніта змінною струму, створеного мікрофоном абонента, що розмовляє, мембрана телефону то сильніше, то слабше буде притягатися до електромагніту: це викликає коливання повітря над нею (Рис. 6.1). Коливання мембрани телефону точно співпадає з коливанням мембрани мікрофону, і абонент приймаючого апарату буде чути в телефоні мову, вимовлену перед мікрофоном апарату, що передає (обидва апарати — що передає і що приймає — називаються кінцевими), її телефонному апараті розмовні прибори — мікрофон і телефон — поєднані в загальну конструкцію — мікротелефонну трубку.
Рис. 6.1. Устрій телефонного електронного зв'язку
Таким чином телефонний апарат є одночасно кінцевим апаратом, що передає і приймає. Прийняття виклику від інших абонентів у телефонному апараті виконується дзвінком, а набір номера при автоматичному телефонному зв'язку — номеронабирачем. У первинному становищі, коли мікротелефонна слухавка лежить на важелі, у лінію включений дзвінок апарату, готового до прийняття виклику від інших абонентів. Для ведення розмови абонент знімає слухавку з важеля, внаслідок чого важільний перемикач відключає дзвінок і вмикає в лінію мікрофон і телефон через трансформатор. Номеронабирач поєднує розташований на кришці апарата диск з десятьма отворами. Бажаючи набрати номер, абонент повертає диск за часовою стрілкою до упору. Після звільнення диск повертається в первинне становище, замикаючи і розмикаючи при цьому лінію за допомогою 2 контактів номеронабирачів стільки разів, в залежності від того, яка набрана цифра (Рис. 6.2). Контакт 1 з початком руху диску замикається в вихідне становище, не пропускається струм з лінії в мікрофон і телефон.
Рис. 6.2. Схема лінії телезв'язку
Диспетчерський і технологічний зв'язки представляють собою замкнуті системи прямого зв'язку, грані якого позначені територіально, технологічним циклом чи підопічністю. Ці зв'язки характеризуються: наявністю попередньо вказаних напрямів передачі розмовної інформації (взаємопов'язуючі); простішим і найбільш швидшим шляхом встановлює зв'язок (натисненням ключа, голосом, зняттям трубки), можливістю групових передач і нарад; спеціальними конструктивними і електричними можливостями апаратури, що створюють необхідні умови для використання її в керуванні виробництвом (зосередження комунікаційних елементів у вигляді зручних для використання пультів, застосування посилювачів, наявність індивідуальних оптичних сигналів). При користуванні диспетчерським комутатором зовсім виключаються втрати, викликані зайнятістю абонентів або приборів колективного використання (з'єднуючих ліній), що має місце в автоматичному телефонному зв'язку. Директорський телефонний зв'язок по технічному забезпеченню є різновидом диспетчерського. Відмінність полягає в поліпшеному конструктивному оформленні та електричних характеристиках. Диспетчерський телефонний зв'язок може бути одноступеневий, двоступеневий та багатоступеневий. Одноступенева система організовується на невеликих підприємствах, де виробничими процесами керує один диспетчер. Двоступенева система (Рис. 6.3)
Рис.6.3. Схема двохступеневого зв'язку
організовується на підприємствах, де виробництвом в цілому керує диспетчер, а працею окремих відділів цехів — цехові диспетчери. Багатоступенева система організовується на великих підприємствах, де групи цехів комплектуються в самостійні виробництва або два великі цехи розділені по керуванню на окремі ділянки. В кожній системі диспетчер нижчого ступеня є абонентом диспетчерської установи вищого ступеня.
Для організації диспетчерського,директорського та технологічного зв'язку і розроблені різні системи спеціального устаткування і комутаторів, в яких: кожному абоненту присвоюється різне викликне реле, викликна лампа і ключі; лінія абонента за допомогою абонентського ключа під'єднується до робочого місця; виклик посилається автоматично при підключенні та припиняється при зніманні абонентом слухавки; зайняття лінії — горіння сигнальної лампи, привласненої даному абоненту; можливе одночасне посилання виклику і розмови з декількома абонентами; комплект з'єднуваних ліній дозволяє вести переговори з робочого місця з абонентами АТС чи інших станцій.
Сьогодні вся радіоелектроніка розділена на дві величезні області — аналогову та цифрову. Аналогові канали зв'язку були єдиним видом каналу від 50-х років XX століття — до епохи виникнення обчислювальної техніки та цифрових систем зв'язку. Намагаючись здешевити системи зв'язку, за рахунок використання кожної лінії зв'язку не одним, а декількома абонентами, створили так званий зв'язок ущільнених каналів.
В аналогових системах зв'язку застосовуються частотне ущільнення. Ідея такого ущільнення замикається в наступному (Рис. 6.4).
Крім одного основного сигналу, сигнали з телефонів, що доповнюють зі спектром від 0,3 до 3,4 кГц переносяться на різні частоти, що лежать вище частоти основного каналу з допомогою апаратури частотного ущільнення. На стороні, що приймає виконують зворотну операцію — усі сигнали перетворюють в основну смугу та подають на абонентські лінії. Кількість сигналів, що одночасно передаються визначається частотними властивостями лінії зв'язку: чим ширша її смуга пропускання, тим більше телефонних каналів можливо організувати. Між цифровою та аналоговою електронікою перекинеш мости, рух по яким в основному
йде в одному напрямі — все більше аналогових систем переходить в величезне поле цифр. В теперішній час системи частотного ущільнення зовсім не друкуються, а лише де-небудь використовуються старі системи.
Рис. 6.4. Аналогові системи зв'язку.
Майбутнє за цифровою системою передачі, в якій усі види повідомлень, в тому числі і мова, перетворюється в цифрову форму. Одним із способів перетворення аналогового сигналу в цифрову форму є імпульсно-кодова модуляція ІКМ (англійською РСМ — Pulse Code Modulation). Принцип цифрового перетворення аналогового речового сигналу по алгоритму ІКМ відображений на рис. 6.5.
Рис. 6.5. Принцип перетворення аналового речового сигналу
На першому етапі виробляється дискретизація аналогового сигналу за допомогою імпульсної послідовності частотою 8 кГц. Ця імпульсна послідовність знімає звіти аналогового сигналу. Амплітуди звітності можуть приймати будь-які значення, кількість яких безкінечна. Для того щоб виразити їх у вигляді кінцевої послідовності чисел, виробляють квантування рівня звіту, тобто розбивку його діапазону на визначену кількість дискретних значень. В європейському значенні прийнято 256 рівнів. Для нумерації такої кількості рівнів необхідно використовувати 8-розрядні двійкові числа, виходить так звана 8-бітна ІКМ, яка в подальшому передається в канал зв'язку. Біт — одиниця двійкової формації, тобто це один розряд двійкового числа. В електрозв язку кожен біт представляється у вигляді потенціалу. Для Розпізнання «1» та «О» використовують різні рівні потенціалу
одної полярності (уніполярний сигнал) або зворотні потенціали (двополюсний сигнал). Так як звіт аналогового сигналу знімають з частотою 8 кГц (8000 разів за секунду) і кожний звіт представляється восьмирозрядним двійковим числом, то швидкість передачі такого цифрового потоку символів в каналі складає 64 кбіт/с. Канал з таким цифровим потоком називають основним цифровим каналом.
В склад структури цифрової системи входять (Рис. 6.6): мікрофон телефонного апарату; аналого-цифровий перетворювач АЦП, що забезпечує перетворення мовного сигналу в цифрову форму по одному з алгоритмів; передавач, перетворюючий цифровий сигнал в форму, зручний для проходження по лінії передачі; приймач, що сприймає лінійний сигнал та перетворює його в попередній цифровий сигнал; цифро-аналоговий перетворювач ЦАП, що перетворює цифровий сигнал в аналогову форму телефонного апарату. В разі необхідності передачі інформації великій кількості осіб на великій території, здійснення пошуку осіб, забезпечення двостороннього зв'язку з персоналом, який не може вести переговори за допомогою мікротелефонної слухавки організується виробничий гучно мовний зв'язок (ВГЗ).
Рис. 6.6. Склад структури цифрової системи
ВГЗ класифікують за двома ознаками:
а) за способом організації зв'язку розрізняють системи одностороннього розпорядно-пошукового зв'язку /РПЗ/ керівників виробництва з виробничим персоналом; системи двостороннього виробничого гучномовного зв'язку і керівників виробництва з персоналом останнього між собою;
б) за місцем знаходження посилювачів розрізняють системи з центральними посилювачами та системи з абонентськими посилювачами.
В свою чергу, системи з абонентськими посилювачами розділяються на: циркулярні, при яких усі абонентські пости вмикаються паралельно в одну лінію (Рис. 6.7); і виборчі, що дозволяють вести індивідуальні переговори старшого групи абонентів з абонентськими постами та останніх між собою (Рис. 6.8). В комплект апаратури ВГЗ входять дві системи: ВГЗІ-ЗОм /виборча на ЗО постів/ та ВГЗІ-Юм /виборча на 10 постів/, які можуть працювати самостійно та сумісно, складаючи загальну мережу ВГЗ. Максимальне число постів в об'єднаній мережі складає 84, з них 7 старших. Пост старшого системи ВГЗІ 30-м з'єднаний з 23-ма абонентськими постами ВГЗІ-ЗОм та шістьма постами старших інших систем. В свою чергу кожний пост старшого системи ВГЗІ-Юм являється абонентом системи ВГЗІ-ЗОм і старшим для своєї групи абонентських постів /до 9 в кожній групі/. Система володіє великими можливостями по організації поперечних зв'язків між постами.
Рис. 6.7. Циркулярна система
Рис. 6.8. Вибіркова система
ВГЗ-71, що розглядається, забезпечує: двосторонній виробничий гучномовний зв'язок старшого системи з кожним із абонентських постів своєї системи; двосторонній виробничий гучно-мовний зв'язок старшого системи ВГЗІ-ЗОм з постами старших систем ВГЗІ-10м; поперечні двосторонні виробничі гучномовні зв'язки усіх 23-х абонентських постів між собою; циркулярний зв'язок старшого системи з усіма 29-ма включеними в систему постами; виробничий циркулярний зв'язок старшого системи ВГЗІ-ЗОм з постами ВГЗІ-Юм; поперечні виробничі гучномовні зв'язки між абонентськими постами ВГЗІ-Юм; циркулярний зв'язок з будь-якого абонентського поста ВГЗІ-Юм з усіма постами даної системи. В багатьох виробничих системах керування з невеликим об'ємом інформації, обладнання ВГЗ-71 може замінити станцію диспетчерського зв'язку.
Пневматична пошта — засіб поштового зв'язку, коли кореспонденція пересилається через спеціальні труби енергією повітря. Пневмопоштою пересилаються документи, бланки стандартних розмірів. Інколи пневмопошта використовується для диспетчерського документального зв'язку. Пневмопошта може з'єднувати окремі приміщення в середині підприємства. За цими ознаками пневмопошта ділиться на внутрішню та зовнішню; за способами пересилання на патронну та безпатронну.
Системи зовнішньої пневмопошти бувають: радіальні, кільцеві та радіально-кільцеві, двотрубні та однотрубні; швидкість руху патронів по трубам складає приблизно 15м/с. Діють системи пневмопошти стиснутим або розрідженим (економне) повітрям; бувають комбіновані системи. Зовнішня пневмопошта обладнується повітредувами автоматичної дії невеликої потужності, що розміщені на окремих ділянках мережі. Труби зовнішньої пневмопошти прокладають під землею нижче глибини промерзання ґрунту, внутрішньої — у приміщеннях. Для труб використовують безшовні металеві, дюралюмінієві або поліхлорвінілові труби з чистою внутрішньою поверхнею, діаметром 65-200 мм з товщиною стінок 2-3 мм. Патрони (Рис. 6.9) представляють собою закриті гільзи в які вкладають документи, що пересилаються.
1 - гильза;
2 — кільце;
3 — шкіряний
направляючий диск
4 - трубопровід
Рис. 6.9. Патрон пневматичної пошти
Перерізи трубопроводів та форми патронів бувають різними в залежності від характеру предметів пересилання. В безпатронній пневмопошті пересилка документів проводиться без патронів в трубах прямокутного січення. Перед відправленням документів таким способом один кінець бланку загинають, створюючи поверхню для дії повітряного потоку (Рис. 6.10).
Рис. 6.10. Розміщення бланку в трубопроводі
Пневмопошта існує з кінця 18 століття, вперше була використана у Відні. Найбільша протяжність мережі пневмопошти у Парижі ~ 500 км. Після відкриття електрики її використали в якості передачі інформації з блискавичною швидкістю. По дротам навчились передавати електричні сигнали, що передають живу людську мову. Але дроти не протягнеш за літаком, потягом. Перекинути міст через простір людству допомогло радіо (в перекладі з лат. «радіо» означає «випромінювати»). Для передачі повідомлень без дротів потрібні лише радіопередавач та радіоприймач, які пов'язані між собою електромагнітними хвилями чи радіохвилями, випромінюваним передавачем та приймаючим приймачем.
В 1895 р. А.С.Попов сконструював прилад, який за його словами, «замінив людям електромагнітні почуття, яких не вистачало» та реагував на електромагнітні хвилі. Спершу приймач міг відчути тільки атмосферні електричні розряди — блискавки.
А потім навчилися приймати і записувати на стрічку телеграми, що передали по радіо. Радіозв'язок здійснюється шляхом передачі сигналу без дротів на велику відстань з використанням енергії перемінного струму в.ч. Принцип радіозв'язку показаний на рис. 6.11. Генератор високої частоти (ГВЧ) виробляє перемінній струм в.ч. До генератора під'єднаний дріт Ап, підвішеній на щоглах над землею і добре ізольований від них. Його називають антеною, що передає. Струм в.ч. надходить в антену, внаслідок чого антена випромінює в навколишній простір електромагнітну
енергію, розповсюджену у вигляді електромагнітних хвиль (радіохвиль). Радіохвилі, зустрічаючи на своєму шляху приймаючу антену Апр, збуджують у ній перемінну, е.д.с, що створює перемінний струм. Таким чином, приймаюча антена ловить енергію, створену передавачем.
Для передачі сигналів по радіо за допомогою енергії струмів в.ч. необхідно керувати енергією, що випромінюється передавачем. Цю задачу виконують керуючі пристрої КП, в якості яких можуть бути застосовані телеграфний ключ або мікрофон.
Сигнали, прийняті приймачем Пр, з'єднані з приймаючою антеною Апр, посилюються та перетворюються так, щоб вони могли відтворитися вихідним пристроєм (ВП) (телефоном, гучномовцем чи записуючим пристроєм). Для передачі сигналу в зворотньому напрямку використовуються схожі пристрої. Теперішній час величезну цінність виявляє до рухомого зв'язку. Він стає невід'ємною частиною життя ділової людини. Його потребують керівники та персонал організацій для оперативного та якісного рішення задач. В пресі все частіше з'являється інформація про транкінгові системи зв'язку. Це радіальні або радіольнозовані системи рухового радіозв'язку, використовуючи автоматичний динамічний розподіл малого числа радіоканалів (часто «пучка») серед великої кількості абонентів. Під терміном «транкінг» (trunking) розуміється спосіб рівного доступу абонентів до загально виділеного пучка каналів, при якому контрольний канал закріплюється для кожного сеансу зв'язку індивідуально в залежності від розподілу навантаження в системі. Транкінгові системи використовують декілька радіоканалів одночасно, і кожному абоненту системи може бути поданий для зв'язку будь-який із незайнятих каналів. Ця система не спроможна охоплювати велику територію діаметром 80-100 км. Важливою особливістю системи є те, що вони роблять в автономному режимі і можуть бути автоматизовані аж до виписки розрахунку за проведену розмову. На цьому принципі в 60-х роках була розроблена і введена радянська радіотелефонна система рухомого зв'язку «Алтай», яка у модернізованому вигляді функціонує і в теперішній час. В Європі радіальні мережі широко використовуються для створення внутрішніх корпоративних систем зв'язку. Проектують транкінгові мережі рухомого зв'язку, по аналогії з мережами, що віщають: достатньо потужний передавач працює через високо підвішену антену, охоплюючи територію округи прямого бачення радіусом до 40-50км. При цьому на площі обслуговування в 5-8 тис.кв.км. Абонентам може бути виділено декілька десятків радіоканалів. Сотовий принцип визначає інший, в порівнянні з моделлю, що віщає, підхід до проблеми радіопокриття зони обслуговування. Сотова система використовує велику кількість малопотужних передавачів, які призначені для обслуговування тільки порівняно невеликої зони (0,5-2 кв.км.). Для організації такої мережі потрібно більш складне, порівняно з транкінговим, комунікаційне обладнання та частотне просторове планування. Наряду з цим системи мають багато спільного: багатозонове покриття територій, що обслуговуються, автоматичний роумінг, з'єднання з телефонною мережею загального користування.
Рис. 6.11. Принцип радіозв'язку
Транкінгова система може бути однозоновою (8таг Тптк), Во-лемот, Алтай, та багаторазовою (систему стандарту МРТ 1327, ТЕТКА). В склад системи входять абонентська апаратура та базове облаштування. Радіокоміти, реалізують зв'язок на виділених частотах, об'єднуються в транкінгову мережу за допомогою спеціальних контролерів, якими обладнані як ретранслятори,
так і мобільні радіостанції. В кожній зоні встановлюють базову станцію, через яку забезпечується радіозв'язок з абонентами системи. В склад типової базової станції входять: антенно-федеральна система, приймачі-передавачі, прилади керування, комутатор та інтерфейс телефонного каналу (Рис. 6.12).
Антенно-федеральна система забезпечує випромінювання та прийом високочастотних сигналів, а також розділення передаючих та приймаючих сигналів на входах, виходах прийомопереда-вачів. Прийомопередавачі використовуються для прийому і передачі мовних керуючих сигналів. У всіх транкінгових системах (крім стандарту ТЕТРА) використовують багатостанційний доступ з частотним розділенням каналів. Прилад керування (ПК) з'ясовує роботу всіх радіоканалів, зберігає дані про дозволених абонентів.
Комутатор, через який проходять всі з'єднання між абонентами, які знаходяться в різних зонах, а також з'єднує з диспетчерськими телефонами. Системний термінал здійснює операції підключення та відключення абонентів, зміни їх прав доступу. Інтерфейс телефонного каналу забезпечує спряження базової станції з телефонною мережею загального користування. В якості абонентської апаратури в транкінгових системах використовують автомобільні або портативні радіостанції, що працюють в симплексному, дуплексному режимах. Вихідна потужність у абонентських радіостанцій 1-5 Вт для портативних і 10-30 Вт для автомобільних радіостанцій.
Мережа абонентського телеграфування (AT) забезпечує абонентів оперативного документального зв'язку в межах національної мережі та країн СНГ. Мережа телекс забезпечує абонентів міжнародним оперативним документальним зв'язком як в Україні, так і за її межами.
Оперативне керування мережеюАТ, АТ/Телекс забезпечує НЦУ головної станції міста Києва та вузловими регіональними станціями.
Рис. 6.12. Типова базова станція
Станції мережі АТ/Телекс дають абонентам можливість:
• ведення прямих переговорів та передачі інформації між підприємствами та організаціями, а також між абонентами, які під'єднані до мережі AT та АТ/Телекс цілодобово;
• ведення прямих переговорів осіб, які знаходяться у відрядженнях, з пунктів комплексного користування (пункти телеком-сервіс);
• передача телеграм на місцевий телеграф при відсутності у адресата абонентського пристрою або його пошкодження;
• цілодобового отримання телеграм з місцевого телеграфу, незалежно від наявності обслуги, з підтвердженням їх прийняття автовідповідачем абонентського пристрою.
Термінальні пристосування, які приєднуються до абонентської лінії мають шрифти з латинськими та кириличними буквами, обладнані автовідповідачем і включені цілодобово, якщо цілодобове включення неможливе — термінальне пристосування обладнане адаптером з накопичувачем.
