Введение в ТМ-службы

Лекция проф. Щелованова Л.Н., 1991 г.

В соответствии с рекомендациями MKКTT (Красная книга, том VII - выпуск VII.3, 1984г.) термин "телематические службы" используется временно для обозначения таких служб как телетекс, телефакс, датафакс, бюрофакс, видеотекс, телетекст и. т. д.
Эти информационные службы во многих странах (США, Япония, ФРГ и др.) широко используются в народном хозяйстве для обмена буквенно-цифровой, графической и другой "видовой" информацией (фотографиями, рисунками).
Как телематическая служба создаётся и электронная почта.

Рассмотрим основные принципы построения и особенности отдельных телематических служб.

Телетекс - буквенно-цифровая система передачи деловой корреспонденции, построенная по абонентскому принципу. Эта система несколько напоминает систему Телекс (абонентский телеграф), но отличается от неё значительно большим набором знаков (256 за счет использования 8-элементного кода), большей скоростью передачи (2400 бит/с), высокой верностью, возможностью редактировать подготовляемую к передаче документацию. Передача информации в системе Телетекс осуществляется по телефонным сетям или сетям ПД. Принципиальным преимуществом Телетекса по сравнению с Телексом является отсутствие необходимости в дополнительной работе на клавиатуре при передаче текста. Подготовленный в оконечном устройстве (ОУ) текст запоминается в его оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ), откуда информация передается по каналу связи.

Информация принимается в ОУ системы Телетекс также в запоминающее устройство, а затем принятое сообщение может быть воспроизведено на экране дисплея или отпечатано.

Оконечное устройство системы Телетекс состоит из клавиатуры, с помощью которой оператор вводит сообщение в ОЗУ, печатающего устройства, которое за 1-1,5 мин отпечатывает страницу машинописного текста, дисплея, на котором отображается вводимое в ОЗУ сообщение, управляющего устройства (УУ) на базе микропроцессора и устройства сопряжения (УС) с каналом связи.

В программы микропроцессора, хранящиеся в ОЗУ и на гибких дисках, заложены алгоритмы управления всеми устройствами ОУ, программы редактирования текстов, программы процедур управления передачей информации по каналам связи, в том числе программы повышения верности. В процессе редактирования текста на экран дисплея вызывается та часть документа, которая должна быть изменена. Против нее на экране дисплея посредством кнопок пульта управления устанавливается световой маркер (курсор) и с помощью клавиатуры вносятся необходимые исправления в сообщение, хранимое в ОЗУ. Производительность труда оператора ОУ Телетекса на 40% выше, чем аналогичного оборудования, не имеющего дисплея. Повышение верности передаваемой информации в соответствии с Рекомендацией Х.25 МККТТ осуществляется на основе стандартной процедуры HDLS. Используются циклический код с 16 проверочными разрядами и решающая обратная связь, что обеспечивает коэффициент ошибок по знакам не хуже 10-8. При средней скорости передачи 2400 бит/с передача страницы текста занимает менее 10 с. Телетекс целесообразно строить по абонентской системе. ОУ следует размещать там, где заготовляется предназначенная для передачи корреспонденция.

Для систем клиентского типа, например, для передачи письменной корреспонденции, поступающей в отделения связи, такая система нерациональна, поскольку приводит к необходимости печатать или перепечатывать все письма.

Подробнее...

В отличие от буквенно-цифрового Телетекса в системах Телефакс, Датафакс и Бюрофакс используется факсимильный способ передачи. При этом Телефакс и Датафакс являются абонентскими системами, т.е. действуют между абонентскими ОУ, а Бюрофакс - клиентской системой, в которой ОУ располагается на предприятиях связи ("бюро"). Во всех перечисленных факсимильных системах используются цифровые факсимильные аппараты (аппараты 3 и 4 групп).

Абонентская система Телефакс работает по каналам телефонной сети общего пользования, а Датафакс - по каналам ПД. Система Бюрофакс использует как каналы телефонной сети общего пользования, так и тракты ПД. Основным форматом документа для передачи по этим системам является А4 (297х 210мм).

Для ориентации в выборе канала связи необходимо использовать соотношение (1), связывающее между собой формат документа, скорость развертки N и шаг развертки d с полосой частот факсимильного сигнала. На выходе анализирующего устройства полоса частот сигнала равна:

где b - длина строки в мм, d - шаг развертки в мм, N - cкорость развертки (строк/мин).

Соответственно, время передачи бланка tбл равно (2) мин,

где Z - число строк, приходящихся на бланк, h – высота бланка.

Как известно, факсимильные аппараты могут быть предназначены для передачи полутоновых (многоградационных) изображений или для передачи двухградационных изображений. В системах Телефакс, Датафакс, Бюрофакс, как правило, используются цифровые факсимильные аппараты, предназначенные для передачи и приема двухградационных изображений. В этом случае используется простейший АЦП, обеспечивающий формирование двухуровневого сигнала (уровню белого соответствует "0", а уровню черного "1").
В соответствии с выводом формулы (1) для двухградационного изображения можно написать выражение, позволяющее рассчитать скорость передачи информации (3):

В цифровых факсимильных аппаратах производится сжатие сигнала изображения путем оптимального его кодирования. Если коэффициент сжатия равен "K", то на выходе передающего аппарата скорость передачи информации будет равна (4):

Формулы (2), (4) позволяют рассчитать параметры цифрового факсимильного аппарата. Например, передача факсимильного сообщения производится по каналу ТЧ и параметры передающего аппарата соответственно равны:
b = 210 мм; K = 8; d = 0,2 мм. На основании формулы (4) определим скорость развертки N (5):

где h - коэффициент использования канала.

Соответственно время передачи бланка, согласно формуле (2), будет равно (6).

Уменьшить время передачи бланка, как следует из (6), можно либо за счет применения более широкополосного канала (увеличивая ∆F), либо используя более эффективное сжатие (увеличивая K ), либо увеличивая d, что приведёт к понижению качества репродукции.

Следует помнить, что увеличение коэффициента сжатия приводит к уменьшению помехозащищенности факсимильного аппарата. Поэтому при применении цифровых факсимильных аппаратов с большим коэффициентом сжатия K необходимо иметь каналы связи, обеспечивающие большую достоверность передачи дискретной информации.

Как было сказано ранее, системы Телефакс и Бюрофакс рассчитаны на работу по каналам телефонной сети общего пользования. Так как эти каналы не обеспечивают высокой достоверности передачи дискретной информации (особенно коммутируемые каналы городской телефонной сети), то цифровые факсимильные аппараты должны дополняться устройствами повышения достоверности. Коэффициент сжатия при этом уменьшится, а время передачи бланка - увеличится. Практика применения японских цифровых факсимильных аппаратов фирмы CANON подтвердила сказанное. Работа этих аппаратов в коммутируемой городской телефонной сети проходит с ошибками, что приводит к низкому качеству принимаемого изображения.

Подробнее...

Понятие об электронной почте (ЭП)

На базе систем Телетекс, Телефакс и Бюрофакс создаются службы электронной почты, т.е. службы передачи письменной корреспонденции по сетям электросвязи, обеспечивающие получение "твердой копии" оригинала.

Создание электронной почты обусловлено следующими принципами:
неудовлетворенностью пользователей, особенно учреждений и предприятий, большими сроками доставки корреспонденции традиционной почтой;
большими трудозатратами в традиционной почте, низкой механизацией и автоматизацией трудоемких процессов;
непрерывно растущей пропускной способностью сетей электросвязи, особенно при внедрении цифровых систем передачи и коммутации, а в перспективе за счет перехода на волоконно-оптические линии связи.

В почтовой подотрасли работает до половины всех связистов мира (около 6 млн. человек), объемы почтовых операций исчисляются сотнями миллиардов отправлений в год (около 350 млрд.).

Например, только в нашей стране почта ежегодно обрабатывает примерно 45 млрд. газет и журналов, 11 млрд. писем и более 1 млрд. переводов, бандеролей, посылок.

Естественно, что ЭП не в состоянии полностью заменить традиционную почту, так как может принять на себя в основном передачу писем и то не всех. Например, по сетям электросвязи нельзя передавать письма с вложениями, не имеет смысла передавать письма, сопровождающие посылки и бандероли, отправляемые традиционной почтой.

Однако подавляющее число писем, особенно тех, которые нуждаются в быстрейшей доставке, целесообразно передавать с помощью ЭП. К числу таких писем следует в первую очередь отнести деловую переписку. Сокращение сроков доставки деловой корреспонденции за счет исключения ее физической транспортировки и сортировки позволяет повысить оперативность управления народным хозяйством, ускорить оборачиваемость государственных средств и тем самым обеспечить получение большого экономического эффекта.

Имеется мнение, что в нашей стране внедрение ЭП целесообразно проводить в три этапа.

На первом этапе рекомендуется начинать с организации сети типа Телетекс, включив в нее в первую очередь крупные предприятия, организации и учреждения, имеющие большой почтовый обмен (например, свыше 50 входящих и исходящих писем в сутки). Стоимость пересылки письма с помощью системы Телетекс по телефонной сети не превышает стоимости пересылки традиционной почтой.

Организации, учреждения и предприятия, имеющие большие объемы графической информации, требующие срочной передачи, могут использовать службу Телефакс.

На втором этапе в круг ЭП предлагается включить средние и мелкие учреждения, организации и предприятия, а также частные лица. На этом этапе ЭП, по-видимому, целесообразно будет строить на клиентском принципе (типа Бюрофакс). Реализация данного этапа развития ЭП будет возможна лишь при построении цифровой сети для передачи цифровой информации.

На третьем этапе развития ЭП можно планировать передачу по сети электросвязи не только письменной информации, но и газет.

Для этого потребуется создание универсальных терминалов, обеспечивающих обмен всеми видами информации и работающих по цифровым сетям на базе волоконно-оптических линий связи. В качестве элементов терминального оборудования целесообразно использование вещательных телевизионных приемников.

Таким образом, развитие систем передачи цифровой информации приводит к необходимости организации цифровых сетей. На первом этапе развития цифровых систем передачи, когда телефонная сеть в основном аналоговая и лишь частично цифровая, будет создана цифровая сеть для передачи всех видов цифровой информации, затем эта сеть вольётся в интегральную цифровую сеть с универсальными терминалами. Можно считать, что развитие систем передачи дискретных сообщений будет происходить в следующих направлениях:
телеграфная служба общего пользования постепенно превратится в факсимильную цифровую службу и объединится с ЭП, образовав единую службу Бюрофакс;
служба абонентского телеграфирования постепенно превратится в службу Телетекс, которая, в свою очередь, будет интегрирована со службами ПД;
службы Бюрофакс и Телетекс-ПД на последующем этапе будут объединены в единую интегральную по услугам сеть передачи цифровой информации на базе первичной цифровой сети связи.

Телетекст представляет собой систему для передачи текстовой и простой графической информации по сети телевизионного вещания и отображения ее на экране кинескопа бытового телевизора.

Эта дополнительная информация с помощью цифрового сигнала передается в незанятых телевизионных строках кадрового гасящего интервала. В телевизионном приемнике выделенный сигнал используется для управления встроенным генератором буквенно-цифровых символов. Введение сигнала телетекста в ТВ сигнал осуществляется на телецентре или на передающей станции. Абонент (телезритель) с помощью клавиш адаптера выбирает одну из журнала (набора) периодически передаваемых страниц изображений.

Телетекст возник в 70-е годы, первые эксперименты проводились в США и Швеции с целью исследования возможностей передачи титров для плохослышащих в стандартном телевидении. В 1974 г. в результате совместных усилий ВВС, IBA (вещательные компании Великобритании) и объединения BREMA была унифицирована единая система под названием TЕLЕTЕXT и после двухлетних испытаний в 1976 г. она была стандартизирована. Параллельно во Франции была разработана комбинированная система Didon/Anfiope, которая позволяла передавать цифровой сигнал в составе ТВ сигнала (Didon) и воспроизводить тексты (Anfiope).
Английская и французская системы телетекста являются основными для передачи текстовой и графической информации в стандартном ТВ сигнале. В существующей системе Телетекст для передачи текстовой и графической информации используются 17 и 18 телевизионные строки, находящиеся в пределах полукадрового (полевого) гасящего интервала.

Рассмотрим вещательный полный телевизионный сигнал и как в его пределах располагаются 17 и 18 строки.

Как известно, в телевизионном вещании применена черезстрочная развёртка, причём число строк разложения Z = 625, частота полей Fn =50 Гц, а частота кадров Fк = 25 Гц. При черезстрочной развертке все Z строк делятся на 2 поля: поле нечётных строк и поле четных строк.

Общее число Z берётся нечётным для того, чтобы реализовать черезстрочную развертку. Число строк в полукадре (поле) равно (7).

Для осуществления разверток используется пилообразный ток, причем период кадра Tк в Z раз больше периода строки Тс (8).

В соответствии с вещательным стандартом частота кадров Fк при черезстрочной развертке равна 25 Гц, а период кадровой развертки Tк будет равен (9).

Соответственно период полукадров Tпк равен (10).

Из соотношения (7) находим период строк (11).

Период полукадра состоит из активной части и обратного хода, составляющего 0,08 Tпк (рис. 1).

Pис. 1
Определим, какое количество строк приходится на обратный ход кадровой развертки (12).

0,08×Tпк /Tс = 0,08×0,02/64×10-6 = 1600×10-6/64×10-6 = 25 строк (12)

Таким образом, на обратный ход кадровой развертки приходится 25 строк. Во время обратного хода как строчной, так и кадровой развертки развертывающий луч передающей телевизионной трубки и кинескопа гасится.

Гашение луча осуществляется с помощью гасящего сигнала, входящего в состав полного телевизионного сигнала (рис. 2). Строчные гасящие импульсы имеют длительность 0,2 Тс, а кадровый гасящий импульс содержит 25 Тс.

Pис. 2

Таким образом, полный телевизионный сигнал состоит из трех сигналов: сигнала изображения (видеосигнала), гасящего сигнала и синхросигнала.

Строчные и кадровый синхроимпульсы располагаются на строчных и кадровом гасящих импульсах на уровне чернее черного. Фрагменты полного телевизионного сигнала полей нечетных и четных строк изображены на рис. 3а.

Pис. 3a

Как ранее было сказано, для передачи текстовой и графической информации в системе Телетекст используют 17 и 18 телевизионные строки. Из рис. За видно, что 17 строка находится на кадровом гасящем импульсе первого поля (рис. Зb), а 18 строка - на кадровом гасящем импульсе второго поля (рис. Зб).

Pис. 3b

Основные параметры системы Телетекст:

число страниц в журнале - 100;

структура страницы:
число строк - 24,
число символов в строке - 40,
число символов на одной странице - 960;

кодирование символов - (7 бит + 1 бит проверочный);

скорость передачи - 40 символов на ТВ строку (6,9 Мбит/с);

время передачи одного бита - 140 нс;

время передачи одной страницы - 0,24 с.

Каждая страница передаваемого журнала состоит из 24 строк по 40 буквенно-цифровых символов, воспроизводимых в виде матрицы 5x7точек. Если бы использовались все незанятые строки полукадрового гасящего импульса, то с помощью телетекста можно было бы передавать до восьми журналов по 100 страниц. При существующем способе передачи с использованием 17 и 18 телевизионных строк передаётся один журнал из 100 страниц.

Буквенно-цифровые символы и отдельные графические знаки, служащие для формирования рисунков, могут быть как в черно-белом, так и в цветном изображении. Время выбора и воспроизведения выбранной страницы зависит от ее порядкового номера в журнале и не превышает 24 с. Информация телетекста передается с помощью двоичного кода, причем "0" соответствует 30%, а "1" 80% уровня сигнала яркости. Для передачи информации используются 8-битовые (с одним проверочным битом) кодовые слова.

Структура передаваемой строки телетекста приведена на рис. 4.

Pис. 4
В активной части строки длительностью 52 мкс передается 360 единичных элементов, из них 40 первых единичных элементов используются для синхронизации, помехоустойчивого кодирования и адресации. В качестве помехоустойчивого кода используется код Хэмминга. Приемник системы Телетекста или подключается к телевизионному приемнику, или является встроенным блоком последнего. Структурная схема системы Телетекста приведена на рис. 5.
Pис. 5

Подробнее...

Новая информационно-справочная служба Видеотекс появилась в конце 70-х годов. Впервые сведения о системе Видеотекс были опубликованы в 1975 г. компанией BRITISH TELECOM (в то время - Почтовым ведомством Великобритании).

Видеотекс представляет собой систему передачи текстовой и графической информации по телефонным каналам с выводом ее на экран бытового телевизора в виде буквенно-цифровых, графических и полутоновых (цветных) неподвижных изображений. В этих системах информация передается из специального вычислительного центра (банка данных) по запросам абонентов телефонной сети. Эти запросы абонент формирует с помощью специальной приставки к телевизору. Система Видеотекс является диалоговой, поскольку представляет абонентам возможность не только получать обширную справочную информацию, но и выполнять некоторые расчеты на ЭВМ центра и формировать собственные сообщения.

Структурная схема системы Видеотекс изображена на рис.6.

Pис. 6
Передаваемый в цифровом виде сигнал управляет генератором буквенно-цифровых символов в ТВ приемнике. В отличие от телетекста видеотекс не только открывает пользователю доступ к центру (банку) данных, но и позволяет осуществить их выбор в форме диалога.

Адаптер системы принимает входные данные, записывает данные, поступающие из телефонной сети, и воспроизводит их с помощью генератора буквенно-цифровых символов на экране кинескопа телеприемника. Кроме того, в состав системы входит модем, работающий со скоростями 1,2 кбит/с при приеме данных и 75 бит/с при выборе страницы. Выбор страницы осуществляется с помощью клавиатуры с 12 клавишами. Передача одной страницы текста занимает 8 с.

Видеотекс значительно расширяет возможности выбора текстовой и графической информации и предполагает возможность соединения центров (банков) данных между собой. В системе предоставляются три типа услуг: общая информация в целом, индивидуальная информация, диалог с ЭВМ при решении вычислительных задач.

Преимуществами системы Видеотекс по сравнению с Телетекстом являются: возможность выбора требуемой информации в форме диалога; большая информационная емкость системы, которая ограничивается емкостью банка данных; возможность доступа пользователя к другим сетям связи.

Очевидно, что Видеотекс является более дорогой системой. Определенным недостатком с точки зрения возможностей системы является низкая разрешающая способность, соответствующая разрешающей способности системы Телетекст. Поскольку принципы работы обеих систем аналогичны, возникла идея создания единого стандарта передачи для того, чтобы можно было в максимальной степени применять унифицированные дополнительные устройства (например, запоминающие и т.д.).

Подробнее...