Передмова

На сучасному постіндустріальному етапі розвитку людства спостерігається широке використання інформаційних технологій не лише у таких різних сферах діяльності, як наукові дослідження, виробництво, зв’язок, управління, освіта, але також у побуті і для спілкування. Для цього етапу характерні утворення, нагромадження та зберігання інформації у формі електронних баз даних. Розподілення цієї інформації у просторі зумовлює потребу доступу до неї користувачів та висуває нові вимоги щодо обсягів та швидкості передачі інформації. Саме функції пересилання інформації із високими вимогами до достовірності та своєчасності виконують телекомунікаційні системи і мережі. Бурхливий розвиток і розмаїття сучасних технологій і засобів електрозв’язку робить актуальним вивчення принципів їх функціонування майбутніми фахівцями з інформаційної безпеки та комп’ютеризованих систем автоматики.
Конспект лекцій підготовлений згідно з робочою програмою дисципліни “Основи збору, передачі та оброблення інформації” та навчальних планів підготовки бакалаврів напряму 6.1601 “Інформаційна безпека” та 6.0914 “Комп’ютеризовані системи, автоматика і управління”. Конспект може бути використаний і для підготовки бакалаврів за новоствореними напрямами 6.1601 “Безпека інформаційних і комунікаційних систем”, 6.1602 “Системи технічного захисту інформації”, 6.1603 “Управління системами захисту інформації” і 6.0914 “Системна інженерія”.
Метою викладання дисципліни є оволодіння студентами знаннями з теорії і практики створення і функціонування сучасних телекомунікаційних систем та мереж, а також розвиток у студентів навичок до самостійного розроблення елементів та функціональних вузлів засобів електрозв’язку.
У результаті вивчення дисципліни фахівець повинен знати:
– методи перетворення та передачі повідомлень і сигналів;
– принципи організації та особливості ліній, каналів та мереж зв’язку;
– способи забезпечення високої завадостійкості, ефективності і надійності телекомунікаційних систем та мереж.
Підготовлений фахівець повинен уміти:
– розраховувати параметри сигналів і характеристики елементів та функціональних вузлів систем збору, передачі і оброблення інформації;
– самостійно розробляти схеми вузлів та пристроїв систем збору, оброблення та передавання інформації на основі сучасної елементної бази.
Вивчення предмета передбачає попереднє освоєння студентами навчальних модулів із таких дисциплін, як “Теорія інформації” та “Основи теорії кіл, сигнали та процеси в електроніці”.
Конспект лекцій складається із 12 розділів і 8 додатків.
У першому розділі розглянуто розвиток теорії та засобів електрозв’язку, види електрозв’язку, основні терміни у загальному контексті функціонування телекомунікаційних систем та мереж, зміст основних перетворень сигналів у телекомунікаційних системах, завдання стандартизації у сфері телекомунікацій.
У другому розділі подано класифікацію та математичний опис сигналів, зокрема апарат кореляційного і спектрального аналізу, методику та вирази для розрахунку числових характеристик сигналів, описано процеси формування і відновлення первинних сигналів електрозв’язку.
У третьому розділі розглянуто лінії та канали зв’язку як середовище поширення сигналу у просторі. Розглядаються як кабельні металеві та волоконно-оптичні лінії зв’язку, так і безпровідні, зокрема радіорелейні та супутникові лінії.
У четвертому розділі описано математичний апарат опису проходження сигналів через лінійні кола і системи, узгодження параметрів сигналів і каналів, корекцію спотворень сигналів, які вносить канал (вирівнювання), причини виникнення завад і методів зниження їх впливу.
У п’ятому розділі розглянуто основні перетворення сигналів в аналогових системах. Детально описані математичні моделі сигналів і спектрів різних видів амплітудної, частотної і фазової модуляції, методи і пристрої реалізації модуляторів і демодуляторів, а також основні види імпульсної модуляції.
У шостому і сьомому розділах розглянуто процеси формування на передачі і відновлення на прийомі цифрових сигналів відповідно у вторинній і первинній смугах частот. Розглядаються основні формати бінарних і М-арних сигналів смугової модуляції та сигналів імпульсної (сигнальної) модуляції.
У восьмому розділі описано методи і засоби оброблення сигналів на прийомі. Показано роль і місце фільтрації сигналів як ефективного способу підвищення відношення “сигнал/завада”. Викладено елементи теорії потенціальної та реальної завадостійкості, способи підвищення достовірності передачі повідомлень у цифрових системах.
У дев’ятому розділі описано принципи побудови і функціонування багатоканальних телекомунікаційних систем, насамперед систем із частотним і часовим ущільненням. Показано принципи формування групового сигналу у цифрових системах. Подаються відомості із ієрархічної будови аналогових і цифрових систем передачі.
У десятому розділі розглядаються важливі для безперебійного та надійного функціонування сучасних багатоканальних систем аспекти синхронізації процесів у передавальному і приймальному пристроях. Описано методи і засоби поелементної і групової синхронізації у синхронних і старт-стопних системах.
Одинадцятий розділ містить опис будови і функціонування сучасних первинних і вторинних телекомунікаційних мереж. Розглянуто методи комутації каналів і повідомлень, а також здійснено порівняльний аналіз цих методів комутації.
Дванадцятий розділ містить матеріал, який стосується методів цифрової передачі неперервних повідомлень. Детально описано розрахунок параметрів сигналів імпульсно-кодової модуляції. Зіставлено властивості імпульсно-кодової та дельта-модуляції.
У додатках наведено довідниковий матеріал, що стосується сигналів і каналів зв’язку.