Телекоммуникационные системы и сети

3-е издание, стереотипное

Допущено УМО по образованию
в области телекоммуникаций в качестве
учебного пособия для вузов связи и колледжей

Под редакцией профессора В. П. Шувалова

Москва
Горячая линия - Телеком
2014

3-е издание, стереотипное

Допущено УМО по образованию
в области телекоммуникаций в качестве
учебного пособия для вузов связи и колледжей

Под редакцией профессора В. П. Шувалова

Москва
Горячая линия - Телеком
2014

УДК 621.39
ББК 32.88
Т 31

Р е ц е н з е н т : канд. техн. наук А. И. Калеников

А в т о р ы : Г. П. Катунин, Г. В. Мамчев, В. Н. Попантонопуло,
В. П. Шувалов

Т31
Телекоммуникационные системы и сети: Учебное пособие.
В 3 томах. Том 2. – Радиосвязь, радиовещание, телевидение
/ Под ред. профессора В. П. Шувалова. – 3-е изд., стереотип. –
М.: Горячая линия–Телеком, 2014. – 672 с.: ил.

ISBN 978-5-9912-0338-8.
Во втором томе трехтомного учебного пособия рассматриваются
системы радиосвязи, радиовещания и телевидения.
Основное внимание уделяется перспективным направлениям развития беспроводной связи: спутниковая связь, связь с
подвижными
объектами.
Для студентов вузов связи и колледжей. Книга может быть использована для повышения квалификации работниками предприятий связи.

ББК 32.88

Адрес издательства в Интернет www.techbook.ru

Учебное издание

Катунин Геннадий Павлович
Мамчев Геннадий Владимирович
Попантонопуло Владимир Николаевич
Шувалов Вячеслав Петрович

Телекоммуникационные системы и сети
Радиосвязь, радиовещание, телевидение

Учебное пособие

3-е изд., стереотипное

Обложка художника В. Г. Ситникова

Подписано в печать 25.11.2013. Формат 60х90/16. Бумага офсетная. Усл. печ. л. 42,2.
Тираж 500 экз. (2-й завод 100 экз.) Изд. № 13338

ISBN 978-5-9912-0338-8
© Г.П. Катунин, Г.В. Мамчев, В.Н. Попантонопуло,
В.П. Шувалов, 2004, 2013
© Издательство «Горячая линия–Телеком», 2013

УДК 621.39
ББК 32.88
Т 31

Р е ц е н з е н т : канд. техн. наук А. И. Калеников

А в т о р ы : Г. П. Катунин, Г. В. Мамчев, В. Н. Попантонопуло,
В. П. Шувалов

Т31
Телекоммуникационные системы и сети: Учебное пособие.
В 3 томах. Том 2. – Радиосвязь, радиовещание, телевидение
/ Под ред. профессора В. П. Шувалова. – 3-е изд., стереотип. –
М.: Горячая линия–Телеком, 2014. – 672 с.: ил.

ISBN 978-5-9912-0338-8.
Во втором томе трехтомного учебного пособия рассматриваются
системы радиосвязи, радиовещания и телевидения.
Основное внимание уделяется перспективным направлениям развития беспроводной связи: спутниковая связь, связь с
подвижными
объектами.
Для студентов вузов связи и колледжей. Книга может быть использована для повышения квалификации работниками предприятий связи.

ББК 32.88

Адрес издательства в Интернет www.techbook.ru

Учебное издание

Катунин Геннадий Павлович
Мамчев Геннадий Владимирович
Попантонопуло Владимир Николаевич
Шувалов Вячеслав Петрович

Телекоммуникационные системы и сети
Радиосвязь, радиовещание, телевидение

Учебное пособие

3-е изд., стереотипное

Обложка художника В. Г. Ситникова

Подписано в печать 25.05.2013. Формат 60х90/16. Бумага офсетная. Усл. печ. л. 42,2.
Тираж 500 экз. (1-й завод 100 экз.) Изд. № 13338

ISBN 978-5-9912-0338-8
© Г.П. Катунин, Г.В. Мамчев, В.Н. Попантонопуло,
В.П. Шувалов, 2004, 2013
© Издательство «Горячая линия–Телеком», 2013

                  Предисловие  

Последние годы характеризуются бурным развитием средств 
радиосвязи, возрождением интереса к радиотехнологиям. Стремление к глобализации и персонализации, желание потребителей 
иметь связь в любом месте, в любое время и с любым человеком 
на планете вызвали появление сотовой радиосвязи с подвижными 
объектами, а совершенствование и удешевление схемотехники 
сделали экономически выгодным применение радиодоступа или, 
как сейчас говорят, решение проблемы «последней мили» на основе радиотехнологий. 
Существенный скачок отмечается и в развитии таких традиционных радиотехнологий, как телевидение, радиовещание, радиорелейная связь. Так, например, разработаны принципы телевидения 
высокой четкости (ТВЧ), информационного телевидения и др. 
Прогресс в области радиотехнологий достаточно широко освещается в литературе – в специальных журналах появляются статьи, 
издаются монографии. В то же время назрела необходимость в издании, которое было бы полезно широкому кругу читателей – от 
учащегося колледжа или студента вуза до руководителя предприятия связи. 
Перед Вами второй том (третье издание, стереотипное) трехтомного учебного пособия «Телекоммуникационные системы и сети». 
Если в первом томе рассмотрены теоретические и практические вопросы так называемой проводной связи, то второй том посвящен 
проблемам беспроводной связи. 
Следует заметить, что в настоящее время достаточно трудно выделить области знаний, которые были бы необходимы для практической деятельности только специалистам проводной или же, наоборот, беспроводной связи. Особенно это относится к теоретическим вопросам. В этой связи тем, кто приступил к изучению второго 
тома, полезно познакомиться с содержанием первой части первого 
тома, где рассматриваются теоретические основы электросвязи. 
А надо ли знать будущим специалистам в области радиосвязи, 
что такое современные протоколы передачи данных или что такое 
интеллектуальные сети и цифровые сети интегрального обслуживания (вопросы, изложенные в первом томе)? На эти вопросы не может быть другого ответа, кроме «Да»! Недаром в государственном 
образовательном стандарте для студентов, обучающихся по на

 
        Предисловие к третьему изданию 

 4 

правлению «Телекоммуникации», введен курс «Основы построения 
телекоммуникационных систем и сетей». 
Авторы пособия приложили немало усилий, отбирая материалы. 
Они постарались сделать книгу не только доходчивой для учащихся, 
но и максимально полезной для специалистов электросвязи, включив в пособие специальные разделы, детализирующие основные 
положения книги. Разумеется, по указанию преподавателя студенты 
могут опустить этот материал. 
Прошло несколько лет после выхода в свет второго издания второго тома. Книга разошлась и возникла необходимость в ее переиздании, тем более, что содержание учебного пособия соответствует требованиям государственного образовательного стандарта высшего 
профессионального образования третьего поколения при изучении 
дисциплин профессионального цикла следующих направлений подготовки: 
210400 – «Радиотехника» 
Профили: 
• «Аудиовизуальная техника»;
• «Радиотехнические средства передачи, приема и обработки
сигналов».
210700 – «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» 
Профили: 
• «Цифровое телерадиовещание»;
• «Системы мобильной связи»;
• «Системы радиосвязи и радиовещания».
230400  – «Информационные системы и технологии» 
Профиль:  «Информационные технологии в медиаиндустрии» 
Кроме того, учебное пособие может быть полезным студентам, 
обучающимся по направлениям: 080100 – «Экономика» и 080200 – 
«Менеджмент». 
Помимо описания различных технологий радиосвязи и радиовещания, телевидения, спутниковой и мобильной связи в учебном пособии содержится, в качестве примера, описание различной техники 
(оборудования мобильной связи компании Huawei Technologues, подготовленное А.Т. Хакимовым; оборудования «МиниКом-DECT», разработанного компанией «Информатика и связь»). Одна из глав пособия посвящена описанию методик моделирования систем мобильной связи и беспроводного доступа, подготовленная В.В. Столяровым 
и д.т.н., проф. А.Ф. Ярославцевым. 

В подготовке к изданию этой книги приняли также участие: профессор  В.И. Носов (главы 15–19, раздел 20.1), к.т.н. В.Л. Нехаев 
(глава 14), д.т.н. В.В. Величко (раздел 15.1).  

Список литературы 

 

 

5 

В настоящее время ведется переработка третьего тома трехтомника «Телекоммуникационные системы и сети», в котором предполагается дать современный материал по построению сетей следующего 
поколения, включая описание так называемых программно конфигурируемых сетей, которые в англоязычной литературе называются сетями SDN (Software-defined networks). Так же предполагается в новой 
редакции 3-го тома посвятить отдельную главу вопросам надежности 
и безопасности в мультисервисных телекоммуникационных сетях. 
 
 
Профессор  В.П. Шувалов 
 

 

Введение 
 
 
 
 
 
Телекоммуникации как часть инфраструктуры общества служат 
одним из источников обеспечения функционирования и подъема экономики государства. 
На рубеже XXI века телекоммуникации оказались одной из наиболее быстро развивающихся частей общества. При этом темпы развития мировой телекоммуникационной отрасли в 2 раза превышают 
темпы роста всей мировой экономики. В настоящее время объем доходов отрасли превышает триллион долларов, причем 70 % этой 
суммы придется на услуги, а 30 % – на продажу оборудования связи. 
Заметим, что в среде телекоммуникационных услуг пока еще большая часть доходов приходится на кабельную телефонную сеть, число 
абонентов которой превысило в мире 900 млн. 
Второй том учебного пособия посвящен в основном вопросам построения телекоммуникационных сетей и систем, использующих для 
приема и передачи информации средства радиосвязи. Материал построен так, что предлагаемая читателю книга практически не требует 
обращения к первому тому, если, конечно, читатель овладел основами 
общей теории связи, которые изложены в первой части первого тома. 
Книга состоит из трех разделов: 
1. Радиосвязь и радиовещание (гл. 1–6). 
2. Телевидение. Радиорелейная и спутниковая связь (гл. 7–12). 
3. Мобильная связь и системы беспроводного доступа (гл. 13–20). 
Вопросы распространения радиоволн, необходимые для понимания книги, достаточно подробно изложены в первой главе. Остановимся кратко на некоторых моментах, характеризующих состояние и 
перспективы развития упомянутых выше телекоммуникационных сетей. 
К одной из самых разветвленных сетей относится сеть телевизионного вещания (ТВ). Сеть телевизионного вещания Российской Федерации является одной из крупнейших в мире и охватывает до 
98,8 % населения (двумя программами – 96,4 %, тремя – 65,2 %, четырьмя и более – 31 %). Всего в эксплуатации у населения в 2002 г. 
находилось около 90 млн. ТВ приемников. Эти показатели обеспечиваются комплексной сетью ТВ, включающей радиотелевизионные 
передающие станции (РТПС), ТВ каналы радиорелейных и спутниковых каналов, системы кабельного и сотового телевидения, приемные 
ТВ станции спутниковых сигналов. 
Наступивший XXI век, по мнению большинства аналитиков многих 
стран, станет веком перехода от индустриального общества к инфор

мационному, в основе которого будет лежать информационная инфраструктура, во многом определяемая создаваемыми системами 
многопрограммного ТВ вещания (МПТВ). 
Практическая реализация МПТВ возможна только в случае перехода к цифровым способам обработки, передачи и консервации ТВ 
сигналов. При этом становится очевидной конвергенция телевидения, 
компьютерной и телекоммуникационной техники. Например, уже сейчас изучаются возможности использования ТВ сетей для высокоскоростной передачи данных. 
Использование цифровых технологий в ТВ вещании – это новый 
этап в развитии технических средств массовой информации. Естественно, что внедрение новых технологий, коренным образом изменяющих основной состав и многомиллионный парк телевизоров такой 
огромной сети, как сеть ТВ вещания, может происходить только 
путем постепенной модернизации. Причем телекоммуникационные 
сети практически уже готовы к широкому внедрению цифрового 
телевидения. 
Опыт, накопленный в ТВ вещании, показал, что телевидение, переходя в цифровую эру, способно предоставить ряд новых возможностей при сохранении экономической эффективности. В целом, применение цифровых методов обработки, передачи и консервации ТВ сигналов по сравнению с аналоговыми дает ряд следующих преимуществ: 
1. Передача ТВ сигнала в двоичной форме по линии связи с помехами позволяет значительно увеличить помехоустойчивость передачи. 
2. Передача ТВ сигнала в двоичной форме по многозвенной линии 
связи позволяет производить многократную регенерацию и скремблирование цифрового сигнала в промежуточных пунктах, осуществлять 
цифровую коррекцию искажений и подавление флуктуационных и периодических помех в промежуточных пунктах и таким образом предотвращает накопление помех вдоль всей линии. Поэтому качество 
изображения в цифровой ТВ системе практически полностью определяется качеством сигнала, созданного на ТВ центре, и почти не зависит от протяженности линий связи. Другими словами, цифровая ТВ 
система обеспечивает прозрачную передачу видеосигналов. В данном случае под прозрачностью понимается неизменность сигналов 
источника, когда сохраняются первоначальное качество видеоматериала и его способность к дальнейшей обработке. 
3. Цифровые системы открывают широкие возможности обработки 
ТВ сигнала в цифровой форме для устранения в нем статистической 
и физиологической избыточности перед передачей по каналу связи, 
т.е. обеспечивают высокую степень сжатия видеоинформации, что 
позволяет уже сейчас передавать в стандартном радиоканале с по

Введение 

 

 
8

лосой пропускания 8 МГц сигналы трех – четырех ТВ программ в наземном ТВ вещании и до 10 программ через один ствол спутникового 
канала связи или одну программу телевидения высокой четкости 
(ТВЧ), а также большие потоки данных при сохранении высокого качества передачи. Соответственно уменьшаются удельные затраты на 
телеканал по аренде спутникового сегмента. 
4. Допускается более широкая унификация аппаратуры ТВ и других стволов линий связи с целью создания однотипных коммутирующих, корректирующих и других устройств. 
5. Обеспечиваются гибкость передачи, позволяющая плавно изменять скорость передачи цифровой информации в канале связи при 
соответствующем изменении качества декодированного изображения, 
адаптируемость к требованиям конкретного потребителя. 
6. Сравнительно легко реализуются операции по уплотнению ТВ 
канала дополнительной информацией. Упрощается аппаратура для 
передачи одновременно с видеосигналом сигналов звукового сопровождения, звукового вещания, контрольных частот, сигналов точного 
времени, сигналов телеигр, телегазет и ряда других видов информации. Таким образом обеспечивается возможность введения новых 
служб вещания, развлечений, образования, бытового обслуживания. 
7. Возможность регенерации цифрового сигнала позволяет без потери качества широко консервировать ТВ программы, осуществлять их 
тиражирование. Хранение информации в двоичном коде может быть 
неограниченно долгим и допускает многократные обращения к записям. В случае необходимости хранящаяся информация легко регенерируется, что особенно важно для создания фондовых и архивных материалов. Интеграция локальной памяти домашнего компьютерного 
комплекса (магнитные диски, записываемые оптические диски) в систему цифрового телевидения означает возможность автоматической 
записи программ, предназначенных для конкретного зрителя. 
8. Полное проникновение цифровой техники в ТВ тракт от камеры 
до монтажных аппаратных удешевляет производство ТВ программ. 
Цифровая техника предлагает более эффективную и менее дорогую 
автоматизацию ТВ вещания. 
9. Цифровое телевидение позволяет ТВ вещательным компаниям 
вступить в прямой контакт со зрителями, предлагая услуги, например, 
по исключительной демонстрации различных событий и мероприятий. 
При этом реклама, основанная на изучении пристрастий и вкусов зрителей, может стать целевой. 
10. Наконец, цифровые технологии позволяют придать телевидению интерактивный характер. Интерактивная реклама, услуги по продаже товаров, ТВ игры будут, видимо, первыми проявлениями интерактивности, за которыми должны последовать образовательные                   
и другие программы. 

Для внедрения цифрового телевидения, в принципе, необходимо 
создание единого мирового стандарта. В настоящее время технологическими лидерами в этой области являются США, Европейский Союз и Япония. Соответственно существует и несколько проектов цифрового ТВ вещания, разработанных в США, Европе и Японии. 
На американском континенте главенствующая роль в разработке 
стандартов на цифровое ТВ вещание принадлежит Комитету по усовершенствованным системам телевидения – ATSC (Advanced Television Systems Committee). В 1993 г. европейской группой вещательных, 
промышленных и законодательных организаций был учрежден Project 
DVB (проект цифрового видеовещания Digital Video Broadcasting). 
Стандарты, разрабатываемые в рамках Project DVB, применяются    
в системах цифрового аудио и видеовещания и передачи данных по 
спутниковым, кабельным и наземным сетям и определяют соответствующие системные рекомендации для кабельного (DVB-C), наземного 
(DVB-T) и спутникового (DVB-S) ТВ вещания. В Японии компанией 
NHK разработана концепция цифрового ТВ вещания с интеграцией 
служб ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting), которая является 
общей для наземных, спутниковых и кабельных сетей. 
Стратегия перехода от аналогового к цифровому ТВ вещанию 
в Российской Федерации определяется специально разработанной 
в 1999 г. «Концепцией внедрения цифрового телевидения и звукового 
вещания в России», рассчитанной до 2015 г. В соответствии с принятой 
«Концепцией …» на первом этапе цифровое вещание реализуется 
в отдельных опытных зонах (гг. Москва, Санкт-Петербург, Нижний Новгород), где имеется возможность проверить эффективность работы 
системы цифрового ТВ вещания совместно со средствами аналогового 
телевидения, связи, компьютерными информационными службами. 
С недавнего времени звуковые сигналы различных программ спутникового телевидения и радиовещания также передаются цифровым 
методом. При этом основными способами передачи звуковых сигналов пока являются D2-MAC, NICAM и цифровое спутниковое радиовещание DSR. В перспективе предполагается переход на использование системы DAB (Digital Audio Broadcasting), которая находится 
в завершающей стадии разработки. Эта система придет на смену 
многопрограммного вещания с частотной модуляцией (МВ-ЧМ). 
В соответствии с решением Международной администрации радиовещания, начиная с 1992 г. для радиослужб, включая службы радиовещания через спутники, высвобождается частотный диапазон 
1452–1492 МГц. Этот процесс должен быть завершен к 2007 г. В странах СНГ планируется 95 % территории обеспечивать 16 высококачественными стереопрограммами с помощью спутников. 
Важным звеном в цепи источник информации – потребитель являются средства доставки (см. главы 2 и 3). Известно, что сегодня тра

Введение 

 

 
10

диционным эфирным средствам доставки ТВ и радиовещательных 
программ приходится конкурировать с такими средствами массмедиа, 
как проводное вещание (аналоговое и цифровое), системы беспроводного кабельного телевидения (микроволновая многоканальная 
распределительная система – MMDS). 
Тем не менее эфирная система в диапазонах очень высоких                    

и сверхвысоких частот остается и будет оставаться наиболее доступной, разветвленной и привлекательной для вновь организуемых малых частных радиостанций, по крайней мере в нашей стране, поскольку создание такой системы не требует больших (по сравнению                
с иными) затрат, и, самое главное, население уже имеет десятки 
миллионов эфирных теле- и радиоприемников, а возможности повышения качества приема еще не исчерпаны. 
Иная ситуация складывается в развитых странах Запада. Например, крупный специалист фирмы Philips Semiconductors г-н Фритьоф 
Лампе сообщает, что, сейчас в Германии в эфире действуют 9000 
передатчиков, согласно некоторым данным в 2010 г. только 1,6 % домовладельцев будут зависеть от традиционных наземных (terrestrial), 
в нашем понимании эфирных, систем доставки программ, а подавляющее большинство населения будет пользоваться услугами кабельного телевидения (включая системы доставки по оптоволоконным и беспроводным системам) и приемниками непосредственного 
спутникового вещания. В то же время, по его мнению, в России эфирное телевидение будет использоваться еще долгие годы. 
Следовательно, можно утверждать, что в настоящее время российские производители эфирных передатчиков могут не бояться конкуренции со стороны этих новых, безусловно эффективных, но в ряде случаев дорогих, средств доставки вещательных программ. 
Одной из наиболее быстро развивающихся отраслей связи сегодня является мобильная связь (гл. 13, 14). Стремление обеспечить 
связь с любым абонентом, где бы он не находился, является естественным и понятным. В настоящее время это становится возможным 
благодаря внедрению мобильных сетей, использующих наземные              
и спутниковые системы радиосвязи. 
Современный период развития сотовой связи характеризуется повсеместным распространением систем сотовой связи второго поколения, постепенным свертыванием аналоговых систем (первого поколения) и созданием первых фрагментов сетей третьего поколения.                
Широкое распространение получают новые технологии и прежде всего Интернет. 
Дальнейшее развитие подвижной связи в России должно происходить путем использования в основном европейских технологий в направлении постепенной замены аналоговых сетей цифровыми, создания многодиапазонных сетей GSM, укрупнения существующих и