12.4 Телеграфний зв'язок і передача даних

Принцип організації та призначення телеграфного зв'язку

Телеграфний зв'язок на залізничному транспорті слугує для передачі документальних повідомлень від джерела до отримувача. Передача і прийом повідомлень здійснюються за допомогою літеродрукувальних телеграфних апаратів (телетайпів), які мають клавіатуру, аналогічну клавіатурі друкарської машинки. В телеграфних повідомленнях передаються відомості про роботу підрозділів залізниць. Повідомлення складаються зі знаків - літер, цифр, символів і розділових знаків. Для передачі повідовлення з одного пункту на інший телеграфні апарати Т з'єднуються між собою каналом телеграфного зв'язку (див. рис.а нижче). При цьому повідомлення для передачі по каналу перетворюються в електричні сигнали.

Принцип роботи телеграфних літеродрукувальних апаратів  розглянемо за спрощеною схемою (рис. б). По цій схемі передача повідомлень здійснюється від станції А до станції Б. На станції А повідомлення за допомогою передатчика ПРД перетворюється в електричні сигнали. Ці сигнали представляють собою струмові (1) і безструмові (0) імпульси. На станції Б ці сигнали приймаються приймачем ПРМ, який зв'язаний з друкарським пристроєм.

В телеграфному зв'язку комбінації сигналів електричного струму, за допомогою яких в умовному вигляді передаються усі літери, цифри і знаки, називаються телеграфним кодом; процес заміни знаків повідомлення відповідними комбінаціями струмових і безструмових сигналів - кодуванням, а процес зворотного перетворення - декодуванням. 

Телеграфний код складається з кодових комбінацій, які в свою чергу складаються з елементів (елементарних сигналів). Кількість елементарних сигналів для передачі знаків повідомлення може бути різною або однаковою. Якщо кодові комбінації усіх знаків складаються з однакової кількості елементів, то такий код називається рівномірним, а якщо з неоднакової кількості елементів - нерівномірним. Прикладом нерівномірного коду є код Морзе.

В коді Морзе знаки повідомлення передаються за допомогою кодових комбінацій, які складаються з сигналів різної кількості та тривалості. Код Морзе має наступні суттєві недоліки: велика кількість елементарних сигналів для передачі кодової комбінації одного знаку; складність побудови літеродрукувальних приймачів, через що прийняті повідомлення реєструються у вигляді точок і тире, тобто у вигляді, непридатному для безпосереднього вручення адресату. Через ці причини код Морзе знаходить обмежене використання в телеграфному зв'язку.

Робота усіх сучасних літеродрукувальних телеграфних апаратів побудована на рівномірних кодах. В цих кодах кожна кодова комбінація містить рівне число елементарних сигналів 1 або 0 однакової тривалості.

Найбільш розповсюджений в телеграфному зв'язку п'ятиелементний рівномірний код, що називається міжнародний телеграфний код №2 (МТК-2). У коді МТК-2 використовуються елементарні сигнали двох видів: 1 та 0, через що цей код називається також двійковим, або бінарним. При передаванні повідомлень на сучасних стартстопних літеродрукувальних апаратах до комбінацій коду МТК-2 додаються стартовий та стоповий корегувальні сигнали. Стартовий сигнал необхідний для запуску приймача, він передається перед сигналами кожної кодової комбінації. Після передачі кодової комбінації знака з передавача апарата, який передає код, передається стоповий сигнал, який встановлює приймач прийомного апарата у вихідне положення. Стоповий сигнал за тривалістю відрізняється від інших сигналів, він дорівнює півтори тривалості елементарного сигналу.

Кожне повідомлення в телеграфному зв'язку передається з певною швидкістю. Швидкість телеграфування вимірюється кількістю елементарних сигналів (1 та 0), які передаються в одну секунду. Одиницею швидкості телеграфування є Бод. Швидкість 1 Бода - це передача одного елементарного сигналу в секунду. Більшість сучасних стартстопних телеграфних апаратів має швидкість передачі 50...150 Бод.

Більшість телеграфних зв'язків на залізницях працює по каналах зв'язку, організованих за допомогою апаратури частотного телеграфування. Принцип частотного телеграфування розглянуто на рисунку нижче.

За допомогою передавача ПРД на станції А до лінії почергово підключаються генератори змінного струму G1 та G2 з частотами відповідно f1 та f2. На станції Б сигнали змінного струму перетворюються в приймачі ПРМ в однополюсні сигнали постійного струму, які надходять до електромагнітів ЕМ, які в свою чергу керують друкарським пристроєм ДП. Для одночасної передачі по одному каналу зв'язку декількох повідомлень до нього підключаються декілька передатчиків ПРД, що мають генератори з різними частотами. При цьому в якості каналу зв'язку використовується телефонний канал тональної частоти (спектр частот від 0,3 до 3,4 кГц), в якому за допомогою фільтрів виокремлюються декілька телеграфних каналів, тобто використовується принцип частотного розділення. Число таких каналів залежить від типу телеграфної каналоутворювальної апаратури і може сягати 24. Ця апаратура носить назву апаратури тонального телеграфування (ТТ). Дальність дії зв'язку по таких каналах практично не обмежена, оскільки при телеграфуванні змінним струмом легко вирішується питання збільшення дальності підсиленням сигналів змінного струму.

Повідомлення по каналу телеграфного зв'язку можуть передаватися двома способами: одно- або двостороннім.

Більш ефективним є двосторонній спосіб телеграфування (див.рис.нижче). При такому способі кожна станції здійснює одночасно прийом і передачу повідомлень. Для включення телеграфних апаратів по такому способу телеграфування використовують спеціальний пристрій узгодження (ПУ), який включається між апаратом і каналом зв'язку.

На рис.а показана схема телеграфування з використанням на кожній станції по одному апарату. При такій схемі передавальна частина ПРД в апараті використовується для передачі повідомлень, а приймальна ПРМ - для прийому. При цьому телеграфіст не бачить контроль своєї передачі, що є суттєвим недоліком такого способу. Схема, приведена на рис.б, вільна від указаного недоліку, оскільки на кожній станції встановлено по два апарати: один для передачі, інший для прийому.

Телеграфні апарати. Автоматичний телеграфний зв'язок

Широке розповсюдження отримали телеграфні апарати рівномірного коду МТК-2. Повідомлення, отримане цими апаратами, друкується у вигляді літерно-цифрового тексту на стрічці або рулоні паперу. За цією ознакою літеродрукувальні апарати поділяють на стрічкові та рулонні.

За конструкцією літеродрукувальні апарати поділяють на електромеханічні та електронно-механічні. В електронно-механічних апаратах основні вузли побудовані на електронних схемах з широким використанням транзисторів та інтегральних мікросхем. Як електромеханічні, так і електронно-механічні апарати випускаються автоматизованими і неавтоматизованими. Перші мають у своєму складі автоматичний передавач повідомлень - трансмітер і приймач повідомлень на перфоровану стрічку - реперфоратор. З цієї стрічки прийняте повідомлення можна передавати з трансмітера в канал зв'язку або уводити в пам'ять ЕОМ. З початку 1980-х років на транспорті широко впроваджувалися електронно-механічні рулонні апарати РТА-80 та F-1100, F-2000. Усі ці апарати в більшості випадків являються повністю автоматизованими і розраховані на дві швидкості передачі: 50 і 100 Бод.

Зараз розробляється програмно-технічний комплекс поштово-телеграфного зв'язку, який базується на сучасній технології ІР-мереж передачі даних. Уведене нове поняття для телеграфної мереж зв'язку - ІР-телеграфія. Терміналом такої мережі є телеграфний принтер. Телеграфний принтер призначений для автономного прийому і друкування інформації, отриманої з телеграфної лінії.

Автоматична телеграфна мережа побудована з використанням автоматичних телеграфних комутаційних станцій АКТС, встановлених в УЗ, при управліннях, дирекціях і на окремих станціях. Основна задача, виконувана АКТС, полягає у встановленні тимчасового, на період передачі телеграфних повідомлень, з'єднання між двома телеграфними апаратами, які встановлюються в різних кінцевих пунктах телеграфної мережі. Такими пунктами можуть бути станції, депо, станційні технологічні центри, сортувальні гірки, вантажні райони тощо. Апарати включаються в АКТС по абонентським лініям, а самі станції з'єднуються між собою каналами тонального телеграфування. За допомогою такої телеграфної мережі будь-який пункт, включений в цю мережу, може бути з'єднаний з будь-яким іншим пунктом цієї мережі для передачі різних повідомлень.

Станції АКТС побудовані з використанням координатних та електронних систем. Принцип побудови АКТС координатної системи розглянутий за спрощеною схемою на рисунку нижче.

Крайові (кінцеві) пункти КП через абонентські лінії АЛ підключаються до абонентських панелей АП, які є індивідуальними пристроями для кожного такого пункту. Панелі АП призначені для трансляції керуючих сигналів і сигналів кодових комбінацій від КП до комутаційної станції і назад. Число АП дорівнює числу абонентських ліній (на рисунку нижче - 20). З'єднання АП між собою здійснюється через шнурові комплекти ШК, число яких значно менше числа панелей, встановлених на даній АКТС (на рис.нижче на 20 АП приходиться 6 ШК). Можливість підключення більшого числа АП до меншого числа ШК забезпечується за допомогою ступеню абонентського шукання , який складається з комутаційного блоку АШ та маркеру абонентського шукання МАШ. Комутаційний блок АШ містить багаторазові координатні з'єднувачі, за допомогою яких входи комутаційного блоку, до якого підключені АП, з'єднуються з виходами, до яких підключені шнурові комплекти. Комутаційний блок АШ умовно зображений на схемі у вигляді трапеції, більша основа якої повернута у бік більшого числа АП. Процесом з'єднання в комутаційному блоці АШ керує МАШ, який здійснює з'єднання між вкходом і виходом блоку.

До складу обладнання станції входять також регістри Р для прийому, перерахунку і запам'ятовування імпульсів набору номера, що надходять з викличного крайового (кінцевого) пункту. Регістри Р використовуються лише під час встановлення з'єднання між пуктами, тому їх число завжди менше числа АП (на рис.вище показано два регістри). Для підключення меншого числа регістрів до більшого числа АП використовується ступінь регістрового шукання, яка складається з блоку регістрового шукання РШ. На рис.вище штриховими лініями показані з'єднання, які утворюються лише в процесі роботи приладів станції на час встановлення з'єднання між КП. Суцільними лініями показані постійні з'єднання між приладами станцій, що встановлюються під час монтажу. Підключившись до викличної АП, регістр надсилає у викличний пристрій КП сигнал відповіді станції про готовність приладів АКТС до прийому імпульсів набору номера адресата, в результаті цього на викличному пристрої КП загоряється сигнальна лампа дозволу набора номера. Телеграфіст пункту КП набирає номер. Приймаючи серії імпульсів номера, регістр Р1 запам'ятовує їх. Після прийому останньої цифри номера регістр Р1 займає МАШ (з'єднання 2) і передає в його схему сигнали, які характеризують цифри набраного номера. Маркер МАШ, отримавши інформацію про номер КП, виконує пробу шнурових комплектів ШК (з'єднання 3) і обирає один із вільних, наприклад ШК6. Керуючи електромагнітами МКС блока АШ, МАШ забезпечує з'єднання обраного ШК з абонентською панеллю КП (з'єднання 4 і 5). При встановленні з'єднання через АШ шнуровий комплект обирається в процесі вільного шукання, а виклична АП для підключення до неї ШК - в процесі вимушеного шукання. Вільним називається шукання, здійснене маркером незалежно від цифр номеру, що надходить від абонента, а вимушене шукання - залежить від цифр номера, які надходить на АКТС від абонента.

Після з'єднання з АП ШК (з'єднання 6) перевіряє стан цієї АП, тобто визначає, чи не зайнята дана панель іншим, раніше встановленим з'єднанням. Якщо АП вільна, то МАШ, керуючи приладами блоку АШ здійснює підключення АП до обраного ШК (з'єднання 7 і 8). Після підключення ШК до АП регістр Р1 і МАШ звільняються. При цьому порушуються з'єднання 7-6 та 7. Таким чином, через АКТС встановлюється з'єднання між двома КП через блок АШ та ШК6 (з'єднання 6 і 8). На крайових пунктах автоматично включаються телеграфні апарати, а на викличних приладах загоряються лампи, які сигналізують про встановлення з'єднання. Після цього відбувається обмін телеграфними повідомленнями між КП за допомогою телеграфних апаратів. Під час передачі телеграм шнуровий комплект здійснює контроль за станом АП, підключених до даного ШК.

Після закінчення передачі повідомлення на ВП одного з КП натискають кнопку відбою, в результаті чого в блоці АШ порушується з'єднання 6 і 8. Роз'єднання встановленого з'єднання може бути здійснене з будь-якого КП, оскільки в телеграфних комутаційних станціях використовується принцип повного однобічного відбою.

Через блок абонентського шукання (АШ) може бути встановлене з'єднання з іншими абонентами АКТС. Для цього в блоці АШ включаються канали ТТ, через які встановлюються з'єднання між станціями. Канали ТТ підключаються до АШ через перехідні пристрої ПП, призначені для зв'язку обладнання комутаційної станції з каналами ТТ.

При передачі повідомлення по телеграфних каналах кожен абонент має свій номер, однозначно ідентифікуючий його в телеграфній мережі. В рамках цифрової мережі, яка базується на протоколі ТСР/ІР (протокол управління передачею) таким номером являється ІР-адреса підключеного до мережі пристрою. Таким чином, якщо комп'ютер, на якому встановлений спеціальний програмний комплекс поштово-телеграфного зв'язку, фізично підключений одночасно і до телеграфної мережі, і до локальної мережі установи, має вихід на цифрову мережу УЗ, то обмін інформацією може відбуватися як по телеграфному каналу, так і через цифрову мережу.