Поняття лінії зв’язку. Типи і характеристики ліній зв’язку

Для функціонування комп’ютерних мереж необхідно забезпечити надійне і швидке передавання даних лініями зв’язку.

Лінії (канали) зв’язку забезпечують передавання і поширення сигналів від передавача до приймача.

Лінія зв’язку складається в загальному випадку з фізичного сере­до­вища, яким передаються електричні інформаційні сигнали, апаратури передавання даних і проміжної апаратури. Синонімом терміна лінія зв’язку (line) є термін канал зв’язку (channel) [16].

Лінії зв’язку за характером з’єднання можна класифікувати на [6]:

- магістральні, що з’єднують міста країн, країни та континенти;

- зональні (місцеві), які з’єднують локальні мережі певної території (області, міста);

- абонентські лінії доступу, що забезпечують під’єднання окремих користувачів та локальних мереж до магістральних або зональних ліній.

За типом підключення лінії зв’язку поділяють на [6]:

- комутовані телефонні лінії, в яких для організації каналу переда­вання даних використовуються звичайні телефонні канали та модеми. Найчастіше такі лінії використовуються як абонентські лінії доступу для забезпечення віддаленого зв’язку користувачів з офісом або з глобальною мережею, а також для зв’язку офісу з філіями для періодичного переда­вання невеликих файлів;

- виділені лінії, що використовуються для міжмережевого зв’язку;

- оптоволоконні лінії. Використовуються як на магістральних, так і на невеликих, місцевих мережах, а також для зв’язку віддалених офісів;

- радіорелейні лінії. Радіорелейна цифрова апаратура може викорис­товуватися як у магістральних, так і невеликих, місцевих мережах;

- супутникові канали зв’язку та ін.

Вибір лінії залежить від декількох факторів, а саме тривалості вико­ристання лінії; вартості послуг; можливості одержати вищу чи стійкішу швидкість на лінії з усуненням перешкод; необхідності цілодобового без­пе­рервного з’єднання [6].

Перелік сучасних ліній зв’язку, що використовуються у КМ, наведено в таблиці 4.1.

Таблиця 4.1 –Види ліній зв’язку

Вигляд кабеля	Короткий опис кабеля
	Кабель кручена пара, 100 пар, неекра­нований (UTP – Unshielded Twisted Pair).
	Кабель кручена пара, 32 пари, неекра­нований (UTP).
	Кабель кручена пара, 10 пар, неек­ра­нований (UTP).
	Кабель кручена пара, 4 пари, неекра­нований (UTP).
	Кабель кручена пара, 2 пари, неекра­нований (UTP).
	Кабель кручена пара, 1 пара, неекра­нований (UTP).
	Кабель кручена пара, 25 пар, фоль­го­ваний (FTP – Folded Twisted Pair).

Продовження таблиці 4.1

	Кабель кручена пара, 4 пари, фоль­го­ва­ний (FTP).
	Кабель кручена пара, 2 пари, фольго­ва­ний (FTP).
	Кабель кручена пара, 4 пари, екранований (STP – Shielded Twisted Pair).
	Кабель оптоволоконний, багато­мо­довий, 4 жили.
	Кабель оптоволоконний, одно­мо­довий, 2 жили.
	Кабель оптоволоконний, одномо­довий, 4 жили.
	Товстий коаксіальний кабель.
	Коаксіальний кабель для мереж ка­бель­­ного телебачення.
	Плаский кабель.

Продовження таблиці 4.1

	Тонкий коаксіальний кабель для комп’ютерних мереж телебачення.
	Кабель для монітора.
	Кабель USB.

За фізичною природою лінії (канали) зв’язку переданих сигналів по­ді­ляють на[76]:

· електричні (проводові і радіо);

· акустичні;

· оптичні.

Найдавнішими каналами зв’язку є акустичні та оптичні.

Для передавання інформації використовувався звук барабанів і дзво­нів. Людська мова також передається акустичним каналом зв’язку, обме­женому межею чутності. Принцип передавання інформації голосом на великі відстані використовувався ще до нової ери.У перського царя Кіра (VI століття до н. е.) служило 30000 чоловік, що іменувалися "царськими вухами". Вони розташовувалися на вершинах пагорбів і сторожових веж у межах чутності один одного і передавали повідомлення царя та його накази. За один день накази царя проходили таким чином відстань тридцятиденного переходу [76].

Сигнальні вогнища – це найдавніший оптичний канал зв’язку.

У наш час найбільше поширення одержали електричні канали зв’язку. Це сукупність технічних пристроїв, що забезпечують передавання повідомлень будь-якого виду від відправника до одержувача. Вона здійснюється за допомогою електричних сигналів, що поширюються по дротах, або радіохвиль. Розрізняють канали електрозв’язку:

- телефонні;

- телеграфні;

- факсимільні;

- телевізійні;

- проводового та радіомовлення;

- телемеханічні;

- передавання даних і т. п.

Лінії зв’язку можуть бути проводові і безпроводові (радіозв’язок). У свою чергу дротовий зв’язок може реалізовуватися електричним кабелем та оптоволоконною лінією. Радіозв’язок здійснюється супутниковими кана­лами із застосуванням космічних ретрансляторів, радіорелейними лініями із застосуванням наземних ретрансляторів і засобами стільнико­вого зв’язку з використанням мережі наземних базових станцій [76].

Лінії електрозв’язку виникли одночасно із появою електричного телеграфу. Перші лінії зв’язку були кабельними. Вони прокладалися під землею. Однак внаслідок недосконалості конструкції підземні кабельні лінії зв’язку незабаром поступилися місцем повітряним.

Історія розвитку підводного кабельного зв’язку налічує вже понад 160 років. У 1851 р. за проектом інженера Брета було прокладено перший підводний кабель через Ла-Манш, з’єднавши таким чином телеграфним зв’язком Англію з континентальною Європою. Це стало можливим завдяки застосуванню гутаперчі – речовини, яка здатна ізолювати у воді дроти, що несуть струм. У 1858 р. американець Сайрус Філд розробив телеграфну лінію, яка з 1866 р. почала стійко працювати. Швидкість передавання інформації становила 17 слів за хвилину.

У 1930-х роках почався розвиток багатоканальних систем переда­вання. Прагнення розширити спектр переданих частот і збільшити пропускну спроможність ліній зв’язку привело до створення нових типів кабелів – коаксіальних. Вони використовуються для передавання теле­візійних сигналів високої частоти, а також для міжміського та між­народного телефонного зв’язку. Одним проводом в коаксіальному кабелі слугує мідна або алюмінієва трубка (або обплетення), а іншим – вкладена в неї центральна мідна жила. Вони ізольовані одна від одної і мають одну спільну вісь. Такий кабель має малі втрати, майже не випромінює електро­магнітних хвиль і тому не створює завад. Винахідником коаксіального кабелю є співробітник всесвітньо відомої фірми Bell Telephone Laboratories Сергій Щелкунов – емігрант з Радянської Росії. Перший у світі коак­сі­альний кабель було прокладено в 1936 р. на експериментальній лінії Нью-Йорк-Філадельфія. Кабелем одночасно передавалися 224 телефонних роз­мови. Ці кабелі допускають передавання енергії при частоті струмів до кількох мільйонів герц і дозволяють передавання телевізійних програм на великі відстані. У 1939 р. було введено в експлуатацію найбільшу в світі за дов­жиною високочастотну телефонну магістраль Москва-Хабаровськ дов­жи­ною 8300 км [76].

Першим трансатлантичним підводним кабелем, про­кла­деним у 1856 р., організували лише телеграфний зв’язок, і тільки через 100 років, в 1956 р., було споруджено підводну коаксіальну магі­страль між Європою і Америкою для багатоканального телефонного зв’язку [76]. У наступні роки було прокладено ще кілька їх з більшою пропускною здатністю, щоб задовольнити потреби в передаванні інформації між цими континентами.

Історія розвитку оптоволоконних ліній зв’язку почалася в 60-х рр. ХХ ст., коли активно проводилися роботи зі створення світловодів і оптичних кабелів, що використовують видиме та інфрачервоне випро­мінювання оптичного діапазону хвиль. Створення волоконного світловода і напівпровідникового лазера зіграли вирішальну роль у швидкому роз­вит­ку оптоволоконного зв’язку. До початку 1980-х років такі системи зв’язку були розроблені і випробувані. Основними сферами застосування таких систем стали телефонна мережа, кабельне телебачення, обчислювальна техніка, система контролю і управління технологічними процесами і т. п. Перше покоління передавачів сигналів оптичним волокном було впро­вад­жено в 1975 р. У XXI столітті впроваджується вже 4-е покоління цієї апаратури. У даний час швидкими темпами розвиваються системи оптич­ного зв’язку на відстані багатьох тисяч кілометрів.

Оптоволоконні лінії відрізняють від традиційних проводових ліній:

· висока швидкість передавання інформації на відстань більше100 км без ретрансляторів;

· захищеність інформації, що передається;

· висока стійкість до електромагнітних завад;

· стійкість до агресивних середовищ;

· можливість передавати одним волокном одночасно до 10 міль­йо­нів телефонних розмов і одного мільйона відеосигналів;

· гнучкість волокон;

· малі розміри і маса;

· іскро-, вибухо- та пожежобезпечність;

· простота монтажу й укладання;

· низька собівартість;

· висока довговічність оптичних волокон – до 25 років [76].

Обмін інформацією між континентами здійснюється також підводни­ми оптоволоконними кабелями. У 1989 р. були встановлені перші оптоволоконні системи – трансатлантична і транстихоокеанська, зі швидкістю передавання інформації парою світловодів 280 Мбіт/с; при цьому як ретранслятори використовувалися електронні підсилювачі. Поступово швидкість збільшилася до 2,5 Гбіт/с, а замість електронних ретрансляторів стали застосовуватися більш досконалі ербієві волоконні підсилювачі. У 90-х роках ХХ ст. прокладено більше 350 000 км оптичного кабелю, який пов’язує більше 70 країн світу [76]. Успішно експлуа­ту­ються трансатлантичні лінії зв’язку США-Європа, Тихоокеанська лінія США – Гавайські острови – Японія [76].

Безпроводові системи зв’язку реалізуються радіоканалами. Головну роль у створенні радіомовлення (або звукового мовлення) зіграли ви­на­хо­ди Ф. Брауна, Лі де Фореста, А. Мейсснера, Е. Г. Армстронга, А. С. По­пова, Г. Марконі. Історію розвитку радіозв’язку розглянуто в табл. 4.2 [76].

Таблиця 4.2 – Історія розвитку радіозв’язку

Період	Засоби та авторство
Початок ХХ ст.	Один із перших приладів радіозв’язку А. С. Попова був встанов­лений на броненосці "Адмірал Апраксін". І саме завдяки радіо­зв’язку з ним вдалося взимку 1899-1900 рр. врятувати цей кора­бель в льодах Балтійського моря.

Продовження таблиці 4.2

1913 р.	Армстронг винайшов регенеративний радіоприймач (зі зворотним зв’язком).
1918 р.	Армстронг винайшов супергетеродинний радіоприймач, схема якого використовується і сьогодні.
1930 рр.	Початок використання метрових хвиль.
1934 р.	Армстронг винайшов частотну модуляцію, яка дозволила поз­бу­тися перешкод і високоякісно відтворювати зву­к радіоприй­мача та передавати повний діапазон чутності людського вуха.
1935 р.	У США з’явилася перша лінія радіорелейного зв’язку довжиною 200 км з 5 телефонними каналами. Вона з’єднувала Нью-Йорк і Філадельфію.
1939 р.	Армстронг побудував першу радіостанцію на основі частотної модуляції.
1940 рр.	Почали використовуватидециметрові і сантиметрові хвилі, що поширюються прямолінійно, не оминаючи земної поверхні (тоб­то в межах прямої видимості). Це обмежує прямий зв’язок на 40-50 км рівнинної місцевості, а в гірських районах – на кілька сотень кілометрів. Оскільки ширина смуги частот, які відпо­ві­дають цим довжинам хвиль, є 30 МГц – 30 ГГц, вони мо­жуть передавати величезні потоки інформації та здійснювати багатоканальний зв’язок.
1947 р.	Нова ідея організаціїмобільного зв’язку. Д. Ринг, співробітник американської компанії Bell Laboratories, запропонував по­ді­ли­ти простір на невеликі ділянки – стільники (або осередки) раді­у­сом 1-5 км, і здійснювати радіозок у межах одного осередку окремо від зв’язку між осередками.
1950 рр.	Створено багатоканальні радіорелейні станції, що викори­сто­вують діапазон надвисоких частот і методи частотного та / або тимчасового розділення каналів.
1956 р.	В Англії розробленопейджинг.Кількість абонентів могло бути не більше 57.
Кінець 1960-х років	Системи персонального радіовиклику широко викори­сто­вува­лися окремими державними структурами.
1950-1970 рр.	У всіх розвинених країнах було створено густу мережу багато­канальних ліній радіорелейного зв’язку з кількома тисячами ка­на­лів у кожній лінії.
1973 р.	Мартін Купер (фірма Motorola, США)сконструював перший у світі стільниковий телефон.Важив цей апарат 1,15 кг і мав габарити 22,5×12, 5×3, 75 см.

Продовження таблиці 4.2

1965 р.	У СРСР було запущено перший супутник зв’язку "Блискавка-1". Пізніше було створено систему далекого космічного зв’язку "Орбіта", що складалася з мережі наземних станцій і штучних супутників Землі "Блискавка", "Веселка", "Горизонт". Через су­пут­ники передавалися телеграфні повідомлення, телефонні роз­мови, телевізійні і фотозображення в країни всіх конти­нентів.
1970 р.	Значне поширення пейджинга в США.
1978 р.	Створена Advanced Mobile Phone Service (Удосконалена служба мобільних телефонів) або AMPS.
1979 р.	У Токіо розпочала роботу перша стільникова мережа зв’язку з 88 базових станцій. У 1984 р. мережа була розширена до масштабів всієї Японії.
1980 рр.	Розвиток персонального супутникового зв’язку.
1981 р.	У Швеції, Ісландії, Данії, Норвегії, Фінляндії і Саудівській Ара­вії почалася експлуатація першої в Європі системи стіль­ни­ко­вого зв’язку стандарту NMT-450 (Nordic Mobile Telephone).
Кінець 1980 р.	Створення систем стільникового зв’язку, заснованих на базі цифрових методів оброблення сигналів.
1990 рр.	З’явилися стільникові телефони – засіб двостороннього зв’язку. Було розроблено твейджер – пейджер із можливістю відправ­лен­ня повідомлень, більш дешевий, ніж стільниковий телефон.Але він не зміг конкурувати зі стільниковим телефоном, що забезпечує двосторонній голосовий зв’язок.
1990 р.	Розробленостандарт GSM-900 длядіапазону 900 МГц (Global System for Mobile Communications).
1995 р.	Виникнення Internet-телефонії. Фірма VocalTec випустила свій перший soft-phone – програму, що слугує для обміну голосом у мережі IP.
Початок ХХІ ст.	Діє перша глобальна система зв’язку "Ірідіум". Вона дозволяє клієнта залишатися на зв’язку, де б він не знаходився, і ко­ри­сту­ватися при цьому одним і тим самим номером телефону. Ви­никло супутникове цифрове телебачення. Цифрове телебачення являє собою сучасну заміну традиційному аналоговому телебаченню. Воно дає можливість передавати і приймати велику кількість телевізійних програм з ідеальною якістю.
Кінець 2008 р.	Згідно зі звітом ОНН, число передплатників на послуги мобільного зв’язку у всьому світі досягло 4,1 млрд. осіб – це більше половини населення земної кулі.
2010 р.	Майже 90 % населення світу охоплено мережами стільникового зв’язку і понад 25 % користуються Internetом, згідно з доповіддю Міжнародного союзу електрозв’язку (МСЕ).

Ідея мобільного стільникового зв’язку полягала ще й у застосуванні комп’ютерного контролю за телефонним сигналом від абонента, коли він переходить від одного стільникового осередку до іншого. Саме комп’ю­тер­ний контроль дозволив протягом тисячної частки секунди перемикати мобільний телефон з одного проміжного передавача на інший. Коли абонент переміщається з однієї комірки до іншої, комп’ютери передають абонента з однієї базової станції до іншої, а також підключають абонента з "чужої" мережі до "своєї", коли він опиняється в зоні її дії, – здійснюють роумінг – перевага мобільного стільникового зв’язку – можливість користуватися зв’язком поза спільною зоною свого оператора. Таким чином, стільниковий зв’язок забезпечує користувачу можливість зв’язуватися телефоном із будь-якою країною, де б він не знаходився [76].

Зараз поширення набувають смартфони і комунікатори, які поєд­нують можливості стільникового телефону і кишенькового комп’ютера.

Дата добавления: 2014-01-20