книги из ГПНТБ / Емельянов Г.А. Передача дискретной информации и основы телеграфии учеб. для вузов
.pdfГ. А. ЕМЕЛЬЯНОВ, В. О. ШВАРЦМАН
ПЕРЕДАЧА
ДИСКРЕТНОЙ
ИНФОРМАЦИИ И ОСНОВЫ ТЕЛЕГРАФИИ
Допущено Министерством связи СССР в качестве учебника для студентов специальности «Многоканаль ная связь» электротехнических институтов связи
ИЗДАТЕЛЬСТВО «СВЯЗЬ» МОСКВА 1973
6Ф1
Е60 УДК 621.3.052+621.394
Емельянов Г. А., Шварцман В. О.
Е60 |
Передача дискретной информации и основы |
теле |
|
графии. Учебник для вузов. М., «Связь», |
1973. |
|
|
384 с. с илл. |
|
|
|
ным |
Излагаются принципы передачи дискретной информации по |
провод |
|
каналам связи и построения аппаратуры передачи |
данных. |
Приво |
дятся методы повышения верности передачи сигналов, перечислены требо вания к каналам связи, предоставляемым для передачи данных, изложена теория искажений двоичных посылок и факсимильной связи. Рассмотрены принципы построения сетей передачи данных и телеграфных сетей.
Книга предназначена в качестве учебника для студентов электротех нических институтов связи. Она может быть также полезной специалистам и научным работникам, занимающимся телеграфией и передачей данных.
0362—54 |
52—73 |
6Ф1 |
|
Е— |
|
|
|
045(01)—73 |
|
|
|
© |
Издательство «Связь», |
1973 г. |
Р Е Ц Е Н З Е Н Т Ы :
М. Н. АРИПОВ и С. А. САХАРЧУК
ГОС. ПУБЛ'^Ч ЛЯ |
| |
"': |
I / |
н а у ч " - ! ё ! . - ; : ч с у К А Я 1 |
г * |
/ _ |
|
о с е * |
J[ |
|
|
*3 - 44<Ш*ЧЗU4S
О Г Л А В Л Е Н И Е |
|
|
Предисловие |
|
в |
Введение |
|
1 |
Г л а в а |
1. |
|
Основные принципы передачи дискретной информации |
|
|
1.1. Схема системы передачи дискретной |
информации |
12 |
1.2.Качественные показатели системы передачи дискретной информации . 16
1.3. |
Методы |
передачи дискретной информации |
|
18 |
|||
1.4. |
Каналы |
и сети |
передачи |
дискретной информации |
|
21 |
|
1.5. |
Требования к |
системам |
передачи |
дискретной информации . . . |
|
23 |
|
|
|
|
|
Г л а в а |
2. |
|
|
|
|
|
Искажения двоичных сигналов |
|
|
||
2.1. |
Оценка |
качества связи |
по искажениям принимаемых сигналов |
. |
24 |
2.2.Законы распределения смещений ЗХМВ и длительности дроблений.
2.3. |
Статистические |
методы |
оценки искажений |
30 |
|
Принципы измерений |
искажений |
посылок |
34 |
||
|
|
|
Г л а в а |
3. |
|
|
Двоичные элементы систем передачи дискретной информации |
||||
3.1. |
Некоторые схемы для реализации логических |
операций, применяемых |
|||
3 2. |
в технике передачи дискретной информации |
3? |
|||
Интегральные |
логические схемы |
|
40 |
3.3.Назначение, классификация и параметры двоичных переключающих
3.4. |
устройств |
|
|
|
|
|
|
43 |
Поляризованные телеграфные реле |
|
|
44' |
|||||
3.5. |
Симметричный |
триггер |
на |
транзисторах |
|
49 |
||
3.6. |
Двоичные элементы на магнитных сердечниках с ППГ |
. . . . |
51 |
|||||
3.7. |
Примеры схем |
с использованием |
двоичных, элементов |
53 |
||||
3.8. |
Электронное |
телеграфное |
реле |
л |
. |
58 |
||
|
|
|
|
|
Г л а в а |
|
|
|
|
|
|
|
|
4. |
|
|
|
|
|
|
Передающие оконечные устройства |
|
|
|||
4.1. |
Назначение |
и |
схема |
|
|
|
. . . . |
61 |
4.2. |
Ввод информации в передающие оконечные устройства |
62 |
||||||
4.3. |
Кодирующие |
устройства |
|
|
|
64 |
||
4.4. |
Наборные |
устройства |
(накопители) |
|
67 |
|||
4.5. |
Распределители |
|
и привод |
|
67 |
|||
4.6. |
Управляющие |
устройства |
|
71 |
||||
4.7. |
Выходные |
устройства |
|
|
|
|
74 |
|
4.8. |
Первичные |
коды |
|
|
устройств |
|
74 |
|
4.9. |
Примеры оконечных передающих |
|
75 |
|||||
|
|
|
|
|
Г л а в а 5. |
|
|
|
|
|
|
Приемные оконечные устройства |
|
|
|||
5.1. |
Назначение |
и |
схема |
|
|
|
|
80 |
5.2.Процесс приема кодовых комбинаций в оконечном приемном
5.3. |
устройстве |
|
циклам . . . . |
81 |
Фазирование по посылкам и фазирование по |
82 |
|||
5.4. |
Способы регистрации |
посылок |
, . . . |
85 |
5.5. |
Сравнение различных |
способов регистрации при искажении посылок |
90 |
5.6.Понятие об изохронном (синхронном) и стартстопном искажения!
посылок |
91 |
5.7. |
Исправляющая |
способность |
оконечных приемных устройств |
95 |
|
5.8. |
Распределители |
и наборные |
устройства |
96 |
|
5.9. |
Дешифраторы |
|
сообщений |
98 |
|
5.10. |
Устройства вывода |
100 |
|||
5.1) |
Пример оконечного |
устройства |
106 |
Г л а в а 6.
Устройства фазирования
6.1.Требования к устройствам фазирования по посылкам и их класси
фикация |
122 |
6.2. Принципы действия различных устройств фазирования по посылкам |
123 |
6.3.Требования к устройствам фазирования по циклам и их клас
8.4. |
сификация |
действия различных устройств фазирования по циклам . |
130 |
|||||
Принципы |
130 |
|||||||
|
|
|
Г л а в а |
7. |
системы |
|
|
|
|
|
Стартстопно-синхронные |
|
|
|
|||
j.l. |
Сравнение синхронного и стартстопного принципов работы оконечных |
. 1 3 5 |
||||||
12 |
устройств |
построения |
стартстопно-синхронных |
систем |
. |
|||
Принципы |
137 |
|||||||
|
Принцип действия и |
схема СТС |
|
|
|
|
138 |
|
|
|
|
Г л а в а |
8. |
|
|
|
|
|
|
Принципы построения дискретных каналов |
|
|
||||
ІЛ. |
Каналы, используемые |
для передачи дискретной |
информации . . |
142 |
||||
5.2. |
Передача |
дискретной |
информации |
по |
физическим цепям . . . |
144 |
||
8.3. |
Передача дискретной информации по каналам частотного уплотнения |
157 |
||||||
5.4. |
Передача |
дискретной |
информации |
по |
каналам |
временного |
уплот |
181 |
|
нения |
|
|
|
|
|
|
9.5.Одноканальные и многоканальные системы образования дискретных
каналов |
188 |
3.6 Схема и принцип действия дискретных каналов |
191 |
Г л а в а 9.
Аппаратура образования дискретных каналов
9.1.Низкоскоростная аппаратура образования дискретных каналов с час
9.2. |
тотной модуляцией (ТТ-17ПЗ) |
аппаратура |
образования дискрет |
213 |
|
Низкоскоростная |
малоканальная |
218 |
|||
9.3. |
ных каналов с частотной модуляцией (ТНТ-6) |
частотной модуляцией |
|||
Низкоскоростная универсальная |
аппаратура с |
220 |
|||
|
и скоростями 50, |
100 и 200 бод |
" . |
3.4.Среднескоростная аппаратура образования дискретных каналов с от
носительной фазовой модуляцией (УПС завода |
«Электроизмери |
221 |
тель*) |
. . . |
9.5.Среднескоростная аппаратура образования дискретных каналов с час
тотной модуляцией («Модем-1200») |
227 |
9.6.Ннзкоскоростная стартстопно-синхронная аппаратура с частотно-вре
менным уплотнением (ЧВТ) |
228 |
9.7.Аппаратура образования дискретных каналов с амплитудно-импульс
ной модуляцией (ТВУ-12) |
|
|
236 |
Г л а в а 10. |
|
|
|
Качество передачи дискретной информации |
|
||
• ЮЛ. Оценка качества связи по |
количеству ошибок |
. . . . . . |
240 |
Ю.2. Влияние кратковременных |
перерывов на вероятность ошибки. Нормы |
242 |
|
на кратковременные перерывы в каналах связи |
|
||
Ю.З. Влияние импульсных помех на вероятность ошибки. Нормы на им |
243 |
||
пульсные помехи в каналах связи |
|
10.4. Влияние нестабильности остаточного затухания на вероятность ошиб
ки. Нормы на остаточное затухание в каналах связи |
. . . . 245 |
||||||
10.5. Влияние фазовых искажений на вероятность ошибки. Нормы на фа |
|||||||
зовые искажения |
каналов связи |
|
|
|
|
246 |
|
10.6. Нормы на остаточное затухание, сдвиг частот, напряжение |
шумов |
||||||
каналов тч. Уровни передачи и |
приема |
|
|
250 |
|||
10.7. Оценка качества передачи дискретной информации по краевым |
иска |
||||||
жениям. Нормы на краевые искажения |
методах |
253 |
|||||
10.8. Сложение искажений при синхронном и стартстопном |
пе |
||||||
редачи |
|
|
|
|
|
• . |
254 |
10.9. Приборы для измерения количества ошибок |
|
. 254 |
|||||
10.10. Законы распределения |
ошибок |
в |
реальных каналах связи. Понятие |
||||
о моделях ошибок |
|
|
|
|
|
257 |
|
|
|
Г л а в а |
11. |
|
|
|
|
Методы и устройства повышения верности передачи дискретной информации |
|||||||
11.1. Классификация |
методов |
повышения верности передачи |
дискретной |
||||
информации |
|
|
|
|
|
|
261 |
11.2. Корректирующие коды |
|
|
|
|
|
263 |
11.3.Системы повышения верности передачи дискретной информации . . 277
11.4.Примеры устройств для повышения верности передачи дискретной
информации |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
288 |
||
|
|
|
|
|
|
Г л а в а |
12. |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Сети передачи дискретной информации |
|
|
|||||||||
12.1. Принципы построения сетей передачи дискретной информации |
291 |
|||||||||||||
12.2. Системы коммутации каналов и |
коммутации |
сообщений . . . |
291 |
|||||||||||
12.3. Сеть |
телеграфной |
связи страны |
|
|
|
|
|
|
302 |
|||||
12.4. Сеть |
передачи |
данных |
|
|
|
|
|
, |
|
316 |
||||
12.5. Узлы |
коммутации |
каналов |
|
|
|
|
|
|
318 |
|||||
12.6. Узлы |
коммутации |
сообщений |
|
|
сетей |
передачи |
дискретной |
328 |
||||||
12.7. Перспективы |
развития |
коммутируемых |
338 |
|||||||||||
информации |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Г л а в а |
|
13. |
|
|
|
|
|
|
Методы повышения надежности систем и сетей передачи |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
дискретной информации |
|
|
|
||||||
13.1. Понятие о надежности систем и сетей передачи дискретной инфор |
340 |
|||||||||||||
мации |
|
|
|
характеристики надежности |
|
|
||||||||
13.2. Количественные |
|
|
340 |
|||||||||||
13.3. Пути |
повышения надежности |
|
|
|
|
|
|
344 |
||||||
13.4. Расчет |
надежности |
тракта |
ПДИ |
|
|
|
|
|
|
346 |
||||
|
|
|
|
|
|
Г л а в а |
|
14. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Основы факсимильной связи |
|
|
|
|||||||
14.1. Факсимильная |
связь |
как |
средство |
передачи |
неподвижных изо |
353 |
||||||||
бражений |
схема |
факсимильной |
системы |
. . . . . . . |
||||||||||
14.2. Структурная |
353 |
|||||||||||||
14.3. Анализирующие |
устройства |
факсимильных |
аппаратов |
. . . . |
356 |
|||||||||
14.4. Спектр частот рисунка, скорость |
и время |
передачи . . . . . |
359 |
|||||||||||
14.5. Электрическая |
часть |
факсимильных |
аппаратов |
|
361 |
|||||||||
14.6. Синтезирующие |
устройства |
факсимильных |
аппаратов . . . . |
363 |
||||||||||
14.7. Устройства |
синхронизации |
и фазирования |
факсимильных аппаратов |
366 |
||||||||||
14.8. Организация |
факсимильной |
связи |
по проводным и радиорелейным |
368 |
||||||||||
каналам |
связи |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
14.9. Краткие сведения о факсимильных аппаратах |
|
|
373 |
|||||||||||
14.10. Передача газет по широкополосным каналам связи |
|
376 |
||||||||||||
Список литературы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
382 |
П Р Е Д И С Л О В И Е
Важнейшими задачами строительства коммунизма в нашей стране являются создание материально-технической базы комму низма, максимальное ускорение научно-технического прогресса и повышение производительности общественного труда. В решении этих 'задач существенная роль отводится общегосударственной ав томатизированной системе сбора и обработки информации (ОГАС), создаваемой в нашей стране в соответствии с решениями XXIV съезда КПСС.
ОГАС создается на базе сети вычислительных центров и еди ной автоматизированной сети связи страны (ЕАСС). Обмен ин формацией между вычислительными центрами на первом этапе развития ОГАС будет в основном осуществляться по каналам низ коскоростных систем передачи данных, одним из наиболее рас пространенных видов которых являются каналы телеграфной свя зи. В дальнейшем по мере увеличения информационных потоков будут все шире использоваться средне- и высокоскоростные сис темы передачи данных.
В настоящем учебнике излагаются основные вопросы теории и техники передачи дискретной информации, рассмотрены принципы построения систем и сетей передачи данных и телеграфии, схемы и 'конструкции действующего оборудования передачи данных и те леграфии. При (рассмотрении вопросов, 'связанных с передачей дис кретной информации на 'расстояние, основное внимание уделено методам обеспечения «высокой пропускной способности и верности передачи, а также надежности работы. При рассмотрении вопросов •распределения и доставки информации по адресу основное внима ние уделено автоматизации процессов •коммутации и применению для этой цели электронно-вычислительных машин. Одна глава по священа вопросам факсимильной связи.
Учебник предназначен для студентов факультета «Многока нальная электросвязь» электротехнических институтов связи. Он может представить интерес для широкого круга работников связи, занимающихся проектированием, разработкой, технической эк сплуатацией систем и аппаратуры передачи данных, телеграфии и факсимильной связи.
Авторы |
выражают |
благодарность Арипову М. Н. и Сахарчу- |
ку С. А. за |
тщательное |
рецензирование книги и критические заме |
чания, способствовавшие улучшению книги.
Введение, предисловие, гл. 1, 8, 12 |
и 13 написаны В. О. Швар |
|||
цманом, гл. 2—7, |
9—11 |
и 14 — Г. А. |
Емельяновым. |
|
Все |
замечания |
по |
книге следует |
направлять в издательство |
«Связь» |
(Москва-центр, Чистопрудный бульвар, 2). |
Авторы
В В Е Д Е Н И Е
Системы связи служат для передачи информации. Под инфор мацией понимаются сведения о каком-либо событии или предмете, поступающие к получателю извне в результате его взаимодейст
вия с окружающей средой. Подлежащая |
передаче информация |
содержится в сообщении. Под сообщением |
понимается форма |
представления информации. При телефонной передаче и вещании
сообщение—это непрерывное изменение |
во времени звукового |
||
давления, при телеграфной передаче сообщением |
является |
после |
|
довательность отдельных (дискретных) |
символов |
— букв, |
цифр |
или условных знаков. |
|
|
|
Дискретными называются такие сообщения, которые характе ризуются конечным числом символов, подлежащих передаче за конечный промежуток времени. В отличие от дискретных, не прерывные (или, как их иногда называют, аналоговые) сообщения характеризуются бесечетньвм 'множеством значений на протяжении конечного промежутка времени.
В зависимости от характера передаваемых сообщений системы
связи делят на |
системы |
передачи непрерывных |
сообщений |
и |
сис |
темы передачи |
дискретных |
сообщений. |
|
систе |
|
К системам |
передачи |
дискретных сообщений |
относится |
||
ма телеграфной |
передачи |
— самый старый вид электрической |
свя |
зи. Изобретателем и творцом электрического телеграфа был наш соотечественник член-корреспондент Петербургской Академии наук П. Л. Шиллинг. Построенная им в 1832 г. линия телеграфной свя зи содержала многие элементы, использованные в последующих более совершенных системах. Так, например, им был предложен первый телеграфный код — основа всех систем передачи дискрет ных сообщений.
Продолжателем работ П. Л. Шиллинга в области телеграфии был другой выдающийся русский ученый академик Б. С. Якоби — изобретатель первого в мире буквопечатающего аппарата (1850 г.). Им же впервые осуществлена передача телеграфных сигналов по одному проводу, разработан принцип синхронной передачи, ис пользована телеграфная трансляция, т. е. многое из того, что до настоящего времени широко используется в системах передачи ди скретных сообщений.
В 1837 г. американец Морзе разработал свою систему теле графного аппарата, которая с различными усовершенствованиями применялась более 100 лет. Большой вклад в развитие телеграф ной техники внесли американец Юз, англичанин Уитстон, француз Бодо. Разработанная ими в 60—80 годах прошлого века аппара тура применялась на телеграфной сети в царской России.
После Великой Октябрьской социалистической революции те леграфная техника в нашей стране начала быстро развиваться и достигла значительных успехов. В 1929 г. А. Ф. Шориным, а в 1931 г. Л. И. Тремлем были сконструированы простые и удобные буквопечатающие телеграфные аппараты, затем был разработан аппарат СТ-35, усовершенствованные конструкции которого при меняются и в настоящее время. Инженеры А. Д. Игнатьев, Л. П. Гурин, Г. П. Козлов и В. И. Керби разработали многократные бы стродействующие телеграфные аппараты для радиосвязи.
Развитие оконечной телеграфной аппаратуры идет по пути ав томатизации процессов передачи и приема, увеличения скорости
передачи на базе внедрения электроники вместо электромеханиче ских устройств.
Одновременно с совершенствованием оконечной телеграфной аппаратуры происходил переход от передачи по физическим цепям к более совершенным в технико-экономическом отношении спосо бам передачи по каналам систем уплотнения. Были разработаны и непрерывно совершенствовались системы тонального телеграфи рования, в последние годы появились системы телеграфирования, базирующиеся на импульсно-кодовой модуляции (ИКМ).
Развиваются и методы коммутации. На смену ручному пере приему телеграмм пришел полуавтоматический метод, а затем ав
томатическая |
коммутация каналов; в .последнее (время для |
целей |
|
коммутации начинают применяться |
электронно-вычислительные |
||
машины (ЭВМ). |
|
|
|
К системам передачи дискретной информации относится и са |
|||
мый молодой |
вид электрической связи — передача данных. |
Сог |
|
ласно определению МККТТ передача |
данных (ПД) —это область |
||
электросвязи, |
целью которой является передача информации для |
||
ее обработки |
электронными вычислительными машинами |
(ЭВМ) |
или уже обработанной ими. Передача данных предусматривает пе редачу информации от различных источников — телеграфных ап паратов, трансмиттеров, датчиков, накопителей на магнитных лен тах (НМЛ), магнитных барабанах (НМБ), машитных дисках (НМД) к ЭВМ, от ЭВМ к различным приемникам информации— реперфораторам, печатающим устройствам, устройствам отобра жения, графопостроителям, НМЛ, НМБ, Н М Д « т. п., а также пе редачу данных между ЭВМ. Развитие П Д в значительной степени определяется темпами роста числа ЭВМ, совершенствованием их характеристик и расширением областей использования.
Можно назвать следующие основные тенденции развития ЭВМ:
— бурный количественный рост (если в 1950 г. число ЭВМ со ставляло несколько десятков, то в 1970 г. их было несколько де сятков тысяч, а к 1975 г. планируется увеличение до сотен тысяч);
— |
резкое увеличение быстродействия |
(от нескольких сотен |
опе |
||
раций |
в секунду в |
1950 г. до нескольких |
миллионов операций |
в се |
|
кунду |
в настоящее |
время с |
перспективой увеличения до десятков |
||
и сотен миллионов операций |
в секунду); |
|
|
— непрерывное увеличение числа ЭВМ, работающих с непо
средственным вводом |
— выводом |
информации в линии |
связи |
(без |
|
промежуточных носителей в виде |
перфокарт, |
перфолент и т. п.). |
|||
По данным мировой |
статистики в |
1966 г. из |
общего |
числа |
ЭВМ |
лишь около 7% работало по системе с непосредственным вводом— выводом информации в линии связи. Можно полагать, что к 1975 г.
с непосредственным вводом — выводом будет работать |
50% всех |
ЭВМ, а к 1980 г. — д о 90%; |
|
— значительное увеличение числа ЭВМ, работающих |
в режиме |
разделения времени, который позволяет многим абонентам одно временно вести с ЭВМ непрерывный диалог, а также нескольким абонентам обмениваться информацией друг с другом при посред
ничестве ЭВМ. Ожидается, |
что к 1975 |
г. число |
ЭВМ, |
работающих |
|
в |
режиме 'С іразіделанием |
времени, |
составит |
70% |
общего чис |
ла |
ЭВМ; |
|
|
|
|
—централизация и укрупнение информационных систем и си стем управления в крупных вычислительных центрах, обусловлен ные высокой стоимостью математического обеспечения и целесо образностью концентрации высококвалифицированных кадров алгоритмистов, математиков-программистов и эксплуатационного персонала;
—преимущественное использование ЭВМ в автоматизирован ных комплексах управления, сбора и обработки информации по сравнению с использованием их для вычислительных операций;
—значительное повышение надежности действия ЭВМ в ре зультате совершенствования радиоэлектронных компонентов (пе реход от ламп к полупроводниковым приборам и интегральным схе мам) и резервирования отдельных узлов, блоков.
Перечисленные тенденции развития ЭВМ определили быстро •растущую потребность в обмене диоюретной информацией террито риально удаленных ЭВМ между собой и со своими абонентами, следовательно, бурное развитие систем ПД.
Директивами XXIV съезда КПСС по__пятилетпему плану раз
вития народного хозяйства СССР на |
1971 — 1975 гг. |
предусмотре |
но: «Развернуть работы по созданию |
и внедрению |
автоматизиро |
ванной системы планирования и управления отраслями, террито риальными организациями, объединениями, предприятиями, имея в виду создать общегосударственную автоматизированную систему сбора и обработки информации для учета, планирования и управ ления народным хозяйством на базе государственной сети вычис
лительных центров и единой |
автоматизированной сети связи |
страны». |
|
Выполнение этой грандиозной задачи требует развития средств связи для' организации передачи информации от ее источников к ЭВМ, между ЭВМ и от ЭВМ к потребителям информации.
Язык, на котором обмениваются информацией ЭВМ, представ ляет собой последовательность дискретных (обычно двоичных) си гналов, которые применялись в телеграфии. Однако передача дво-