Линии связи. 
Общая теория связи

Виды линий связи, по которым передают информацию от источника сообщений к получателю, многочисленны и разнообразны.

Кабельные линии связи являются основой магистральных сетей дальней связи; по ним осуществляется передача сигналов в диапазоне частот от десятков килогерц до сотен мегагерц.

Одними из самых совершенных систем передачи информации являются волоконно-оптические линии связи. Физический эффект, на котором основано их действие, — это явление полного внутреннего отражения. Он возникает при переходе света из среды с большей оптической плотностью (большим показателем преломления п) в среду с меньшей оптической плотностью (меньшим п). Информация по таким каналам связи передается в виде световых импульсов, посылаемых лазерным излучателем. Они позволяют в диапазоне частот 600—900 ТГц (А, = 0,5—0,3 мкм) обеспечить чрезвычайно большую пропускную способность (примерно 120 000 каналов по паре оптических волокон) и создают надежную и скрытую связь с высоким качеством передачи информации. Преимуществами оптических волокон (ОВ), или световодов, как среды распространения сигналов связи и конструктивной основы оптического кабеля (ОК) являются:

• • широкая полоса пропускания, позволяющая передавать сигналы электросвязи со скоростью (битрейтом) до 2,0—2,5 Тбит/с и выше; например, даже при скорости 50 Мбайт/с в течение 1 с передается объем информации, приблизительно равный содержанию 10 школьных учебников;
• • низкий уровень потерь на распространение сигналов, обеспечивающих их передачу без регенерации на расстояние до 175—250 км (в перспективе — до 500 км);
• • абсолютная нечувствительность к электромагнитным помехам;
• • отсутствие перекрестных помех (перекрестной модуляции) в ОК;
• • малая масса и размеры О К.

К достоинствам ОВ и ОК можно отнести такие, как достаточно высокая защищенность от несанкционированного перехвата передаваемой информации, пожаробезопасность, относительно невысокая стоимость ОК по сравнению с медными кабелями и практически неограниченные запасы сырья для производства ОВ. Поэтому ОК почти полностью вытесняют в настоящее время другие виды направляющих структур в магистральных линиях цифровых сетей связи.

Наряду с проводными линиями связи широко используют радиолинии различных диапазонов (от сотен килогерц до десятков гигагерц). Эти линии более экономичны и незаменимы для связи с подвижными объектами.

Для многоканальной системы электросвязи при передаче информации на большие расстояния широко используются радиорелейные линии (РРЛ) связи.

Радиорелейная связь (от радио и франц. relais — промежуточная станция) — связь, состоящая из группы ретрансляционных станций, расположенных на определенном расстоянии друг от друга. Антенны станций линии радиорелейной связи устанавливают на мачтах (башнях) высотой 70—100 м. Протяженность линии радиорелейной связи может составлять до 10 000 км, емкость — до нескольких тысяч каналов.

В зависимости от используемого метода распространения радиоволн РРЛ можно разделить на две основные группы: прямой видимости и тропосферные.

Радиорелейные линии прямой видимости — основные наземные средства передачи сигналов телефонной связи, звукового и телевизионного вещания, цифровых данных и пр. на большие расстояния. Ширина полосы частот сигналов многоканальной телефонии и телевизионного вещания составляет несколько десятков мегагерц, поэтому для их передачи практически могут быть использованы диапазоны только дециметровых и сантиметровых волн, общая ширина спектра которых составляет 30 ГГц. Кроме того, в этих диапазонах почти полностью отсутствуют атмосферные и промышленные помехи.

Тропосферная связь — дальняя радиосвязь, основанная на использовании явления переизлучения электромагнитной энергии в электрически неоднородной тропосфере. При такой связи имеется озможность устойчивого приема радиосигналов на значительном удалении от линии горизонта.

Современные радиорелейные линии связи представляют собой цепочки достаточно мощных приемно-передающих радиостанций — ретрансляторов, последовательно принимающих, усиливающих, преобразовывающих сигналы на другие частоты и передающих далее сигналы от одного конца линии связи к другому (рис. 1.17). На каждой из промежуточных станций происходят восстановление и перенос сигнала на другую частоту, т. е. замена принятого слабого сигнала новым сильным, посылаемым на следующую станцию. Наиболее распространены радиорелейные линии связи метрового, дециметрового и сантиметрового диапазонов, обычно работающие на частотах от 60 МГц до 15 ГГц.

Рис. 1.17. Структурная схема радиорелейной линии связи

Все большее применение находят спутниковые линии связи — РРЛ с ретранслятором на ИСЗ. В системах спутниковой связи используют волны в пределах 1,5—14 ГГц (но наиболее используемый диапазон — 4—6 ГГц), проходящие через ионосферу с минимальным затуханием энергии. Передача информации на большое расстояние при одном ретрансляторе на ИСЗ, гибкость и возможность организации глобальной сети связи — важные преимущества спутниковых систем.

Основным преимуществом цифровых систем связи перед аналоговыми является высокая помехоустойчивость. Это полезное качество наиболее сильно проявляется в системах передачи с многократной ретрансляцией сигналов. Типичные системы такого типа — радиорелейные, волоконно-оптические и кабельные линии большой протяженности. В таких системах помехи и искажения, возникающие в отдельных звеньях, как правило, накапливаются. Для простоты положим, что сигнал в каждом ретрансляторе только усиливается. Тогда если аддитивные помехи в каждом звене связи статистически независимы, их мощность на входе последнего звена равна сумме мощностей помех всех звеньев. Если система передачи информации состоит из п одинаковых звеньев, для обеспечения заданной верности связи необходимо обеспечить на входе каждого ретранслятора отношение сигнал/помеха в п раз большее, чем при передаче сигнала без ретрансляций. В цифровых системах связи для ослабления накопления помех при передаче с ретрансляциями наряду с усилением применяют регенерацию передаваемых импульсов, т. е. демодуляцию с восстановлением переданных символов и повторную модуляцию на переприемном пункте. При использовании регенерации аддитивная помеха с входа ретранслятора не поступает на его выход. Однако она вызывает ошибки при демодуляции. Ошибочно принятые в одном регенераторе символы в таком виде передаются и на следующие регенераторы, так что ошибки все же накапливаются.