Автоматические системы управления и связь

В результате занятия линии  на участках Ι ГИ – ΙΙ ГИ_спец и ΙΙ ГИ_спец – ЦППС существует вероятность потери вызовов Р_в1 и Р_в2 соответственно. Если Р_в1 и Р_в2 небольшие (Р < 0,003), то суммарные потери в системе Р_Σ = Р_в1 + Р_в2.  
Потери Р_в2 целиком зависят от числа линий 01, количества диспетчеров и способа обслуживания (автоматический, ручной) на ЦППС. При потерях  
Р_в2 > 0,03 могут возникать повторные вызовы.

Пропускная  способность подсистемы приёма вызовов  определяется средним числом вызовов, обслуживаемых подсистемой в  единицу времени (абсолютная пропускная способность) [3]:

 

 

                              А = λ · g,                                                (2.1)

 

где λ – интенсивность потока вызовов, поступающих в подсистему; g – относительная пропускная способность подсистемы.

Относительная пропускная способность подсистемы определяется выражением [3]

 

 

                             g = 1 – P,                                                (2.2)

 

где Р – вероятность потери вызова.

Из  выражений (2.1) и (2.2) следует, что для  повышения абсолютной пропускной способности  подсистемы приёма вызовов, поступающих  с определённой интенсивностью, необходимо уменьшить вероятность потери вызова.

Так как диспетчер  подсистемы взаимодействует с абонентом, то необходимо учитывать человеческий фактор, который в основном определяется степенью загрузки диспетчера, или  коэффициентом загрузки k_д. Данный коэффициент определяется отношением времени, в течение которого диспетчер занят обслуживанием вызова, к общему времени его работы. Допустимой нормой, при которой напряжённость деятельности оператора не сказывается на его работоспособности, является значение 0,3 ≤ k_д ≤ 0,75.

В реальных условиях вызов теряется, если он поступает  в момент занятости всех спецлиний 01, но источник этого вызова – абонент, как правило, не отказывается от обслуживания  и осуществляет повторные вызовы с целью добиться обслуживания.

Повторные попытки  могут возникнуть не только из-за занятости  спецлиний 01, но также из-за нетерпеливости абонента, поскольку при некотором критическом значении времени ожидания t_кр начала обслуживания абонент может отключаться от подсистемы. Необходимость передачи информации вынуждает абонента повторно набирать номер 01, что приводит к возникновению повторных вызовов.

Повторные вызовы нежелательны, поскольку в отдельных  случаях (задымлённость помещений, открытые очаги пожара и т. д.) абонент  может не иметь возможности повторить  свой вызов. Для обслуживания потока вызовов с повторными попытками  установления соединений требуются  дополнительные ресурсы подсистемы.  

В реальных системах обслуживания поток повторных  вызовов практически не наблюдается  при качестве обслуживания вызовов  с вероятностью потери вызова Р ≤ 0,03. Нормированное значение вероятности потери вызова в службе «01» Р_н = 0,001 [3].

Среднее время  ожидания обслуживания вызовов, поступающих  в подсистему, для различных городов  находится в пределах 2–10 с (без  учёта задержки вызовов в комплектах, но может достигать 15–30 с при  перегрузке диспетчеров. В качестве нормы среднего времени ожидания обслуживания вызова в зависимости  от поведения абонента принято t ≤ 10 c [3].

 

2.2. Системы передачи

 

2.2.1. Система передачи сигналов факсимильной связи

 

Система факсимильной связи – это  система передачи, предназначенная  для доставки неподвижного изображения, выполненного на специальных носителях  заданного формата. Информационным параметром изображений является коэффициент  отражения, определяемый как отношение  светового потока, отражённого от участка изображения, к потоку, падающему  на этот участок.

Передатчик  системы факсимильной связи преобразует  неподвижное изображение в электрический  сигнал. Основным элементом передатчика  является фотоэлектрический преобразователь. Для преобразования поверхность  изображения разбивается на большое  количество мелких (0,1–0,2 мм) участков, называемых элементарными площадками (рис. 2.14) [2].

 

Рис. 2.14. Разложение изображения на элементарные площадки

 

Размеры площадок выбираются с таким расчётом, чтобы отражательная способность  в их пределах была однородной, т. е. характеризовалась бы одним коэффициентом  отражения. Элементарные площадки поочерёдно освещаются источником света через  специальные линзы. Световой поток, отражённый от каждой площадки, собирается с помощью объектива и направляется на фотокатод фотоэлектрического преобразователя. В цепи преобразователя при этом будет протекать электрический ток, пропорциональный коэффициенту отражения площадки. Последовательность преобразования обеспечивается с помощью специальных развёртывающих устройств. В результате в цепи фотоэлектрического преобразователя получается изменяющийся во времени сигнал U(t). Такое поэлементное и последовательное преобразование изображения в сигнал называется анализом изображения, а передатчик факсимильной системы – анализирующим устройством.

Анализирующее устройство состоит из светооптической  системы, фотоэлектрического преобразователя (ФЭП) и развёртывающего устройства  
(рис. 2.15) [2]. Светооптическая система служит для выделения элементарных площадок изображения путём их раздельного освещения и концентрации отражённых от площадок лучей на светочувствительном элементе ФЭП. Она содержит источник света (ИС), конденсор Л₁ и объектив Л₂.

 

 

Рис. 2.15. Структурная  схема факсимильной связи

 

С выхода ФЭП сигнал поступает в канал  связи. Развёртывающее устройство обеспечивает последовательность преобразования световых потоков, отражённых от элементарных площадок изображения. Поверхность с изображением укрепляется на цилиндрической поверхности  барабана, совершающего вращательное (вокруг оси) и поступательное (вдоль оси) движения, благодаря чему осуществляется развёртка изображения.

Воспроизведение изображений выполняется поэлементно  и последовательно. Такой процесс  получения изображений называется синтезом, а устройство – синтезирующим.

Синтезирующее устройство (рис. 2.15) состоит из модулятора света (МС), объектива Л₃ и развёртывающего устройства барабанного типа. Световой поток от МС, пропорциональный величине проходящего через него тока, собирается и фокусируется объективом на участке светочувствительного материала (фотобумага, фотоплёнка и т. д.), закреплённого на поверхности барабана, который совершает движения, аналогичные движению барабана анализирующего устройства и согласованные с ним.

 

2.2.2. Система передачи сигналов телеграфной связи

 

Система телеграфной связи предназначена  для двусторонней передачи дискретных сообщений. Она состоит из приёмного, передающего устройств и канала связи (рис. 2.16) [2].

 

 

Рис. 2.16. Структурная схема системы  телеграфной связи для передачи индивидуальных сообщений

 

Передатчик  и приёмник конструктивно объединяются и образуют оконечный телеграфный  аппарат. В системах передачи дискретных сообщений используется кодовый  метод преобразования сообщения  в сигнал и обратно. Знаки сообщения  при передаче заменяются кодовыми комбинациями, при этом каждому знаку сообщения  соответствует своя комбинация. Совокупность всех используемых комбинаций составляет телеграфный код. Наибольшее распространение  получили равномерные коды, у которых  длина всех кодовых комбинаций одинакова. Например, пятиэлементный код МТК-2 имеет 32 комбинации, что позволяет кодировать весь русский алфавит и 10 цифр. Пятиэлементный код имеет стартовую и стоповую посылки для синхронизации телеграфных аппаратов (рис. 2.17) [2].

 

 

                      

Рис. 2.17. Стартстоповая комбинация пятиэлементного кода

 

Процесс преобразования знаков сообщения  в сигнал начинается с кодирования, в результате которого знаки заменяются кодовыми комбинациями. Затем элементы комбинации последовательно преобразуются  в импульсы тока.

Приёмник системы телеграфной  связи выполняет обратное преобразование. Процесс приёма заканчивается записью  знака на перфораторной ленте. Трансмитерная приставка осуществляет считывание информации с перфоленты.

Скорость  передачи информации в телеграфной  связи измеряется, как правило, в  бодах. Бод – это скорость передачи информации, когда передаётся один сигнал (например, импульс) в секунду,  независимо от величины его изменения. Бит в секунду соответствует единичному изменению сигнала в канале связи, и при простых методах кодирования сигнала, когда любое изменение может быть только единичным, принимается 1 бод = 1 бит/с. В случае если элемент данных может быть представлен не двумя, а большим количеством значений какого-либо параметра сигнала, т. е. изменение сигнала может быть не единичным, 1 бод > 1 бит/с.

 

2.2.3. Волоконно-оптические линии связи. Общие понятия  о глобальных и локальных сетях передачи данных

 

Линии связи  – это физическая среда, по которой  передаются информационные сигналы. В  одной ЛС может быть организовано несколько каналов связи путём  временного, частотного, кодового и  других разделений. В этом случае канал  является логическим, или виртуальным. Если канал полностью монополизирует линию связи, то он называется физическим каналом и совпадает с линией связи.

Одним из основных требований к каналу передачи данных является пропускная способность, или  скорость передачи данных. Как следует  из формулы (1.8), скорость передачи данных существенно зависит от уровня помех.  
В настоящее время наименьший уровень помех имеют волоконно-оптические линии связи (ВОЛС), поэтому они находят самое широкое применение в системах передачи данных.

Основу  ВОЛС составляют «внутренние подкабели» – стеклянные или пластиковые волокна диаметром от 5 (одномодовые) до 100 (многомодовые) микрон, окружённые твёрдым заполнителем и помещённые в защитную оболочку диаметром 125–250 мкм. В одном кабеле может содержаться от одного до нескольких сотен внутренних подкабелей. Кабель, в свою очередь, окружён заполнителем и покрыт более толстой защитной оболочкой, внутри которой проложен один или несколько силовых элементов, обеспечивающих механическую прочность кабеля.

По одномодовому волокну (диаметр 5–15 мкм) оптический сигнал распространяется, почти не отражаясь от стенок волокна (входит в волокно параллельно его стенкам), чем обеспечивается широкая полоса пропускания до сотен гигагерц. По многомодовому волокну (диаметр 40–100 мкм) распространяются сразу много сигналов, каждый из которых входит в волокно под своим углом (модой), отражаясь от стенок волокна в разных местах. Полоса пропускания для такого кабеля составляет сотни мегагерц.

Источник  распространяемого по ВОЛС светового  луча – преобразователь электрических  сигналов в оптические, например светодиод  или полупроводниковый лазер. Кодирование  информации осуществляется изменением интенсивности светового луча. Физической основой передачи светового луча по волокну является принцип полного  внутреннего отражения луча от стенок волокна, обеспечивающий минимальное  затухание сигнала, наивысшую защиту от внешних электромагнитных полей  и высокую скорость передачи. На другом конце кабеля принимающий  прибор преобразует световые сигналы  в электрические.

По одному магистральному оптоволоконному кабелю можно одновременно организовать несколько  сот тысяч телефонных каналов.

Эффективное управление любой организацией невозможно без непрерывного отслеживания состояния  объекта управления, без оперативной  координации деятельности структурных  подразделений и сотрудников.  
Для эффективного взаимодействия специалистов необходима система распределённой обработки данных. Эту задачу выполняют информационно-вычислительные сети, которые в зависимости от охватываемой ими территории делятся:

– на локальные (ЛВС или LAN – Local Area Network);

– региональные (РВС или MAN – Metropolitan Area Network);

– глобальные (ГВС или WAN – Wide Area Network).

Локальной вычислительной сетью называют сеть, элементы которой: вычислительные машины, терминалы, связная аппаратура –  располагаются на сравнительно небольшом  удалении друг от друга (до 10 км).

По принципу передачи данных сети делятся на две  группы:

– последовательные;

– широковещательные.

В последовательных сетях передача данных выполняется последовательно  от одного узла к другому, и каждый узел ретранслирует принятые данные дальше. В широковещательных сетях  в каждый момент времени передачу может вести только один узел, остальные  узлы могут лишь принимать информацию. К такому типу сетей относится  большая часть ЛВС, использующая один общий канал связи или  одно общее пассивное коммутирующее  устройство.

По геометрии  построения (топологии) ЛВС могут  быть:

– шинные (линейные, bus);

– кольцевые (петлевые, ring);

– радиальные (звёздообразные, star).

Сети  с шинной топологией используют линейный моноканал передачи данных, к которому все узлы подсоединены через интерфейсные платы посредством относительно коротких соединительных линий. Данные от передающего узла сети распространяются по шине в обе стороны. Промежуточные  узлы не ретранслируют поступающие  сообщения. Информация поступает на все узлы, но принимает сообщение  только тот, которому оно адресовано. Сеть с шинной топологией представлена на рис. 2.18 [1].