Робота в системі

Особливості різних каналів зв'язку. Лінії і канали зв'язку. За середовищі поширення

До основних характеристик каналу зв'язку відносяться наступні:

  • час дії кана, за Т до - час, протягом якого канал зв'язку виконує свої функції;
  • смуга пропуску А / к - смуга частот коливань, що пропускаються каналом зв'язку без значного ослаблення;
  • динамічний діапазон D K, який можна представити як

залежить від чутливості приймача Р тш і допустимих навантажень ротах апаратури каналу зв'язку;

ємність каналу зв'язку V K - твір вищезазначених величин:

Якщо обсяг сигналу (5.8) перевищує ємність каналу зв'язку, то такий сигнал не може бути переданий без спотворень (без втрати інформації).

Загальна умова узгодження сигналу з каналом передачі інформації визначається співвідношенням

Це співвідношення виражає необхідне, але не достатня умова узгодження сигналу з каналом. Достатнім є умова узгодження по всім паоаметоам:

Якщо при виконанні умови (5.19) не забезпечується частина умов (5.20), то можна домогтися узгодження трансформацією сигналу при збереженні його обсягу. Наприклад, якщо відсутнє узгодження сигналу з каналом по частоті, тобто Afs » Д / к, то узгодження досягається записом сигналу на магнітофон при одній швидкості руху стрічки, а відтворенням його при передачі - з меншою швидкістю в п раз. В результаті цього тривалість сигналу T s збільшується в праз і в і раз зменшується ширина його спектру, при цьому обсяг сигналу не змінюється;

кількість інформації 1 (Х, Y) - означає кількість переданої інформації, що міститься в сигналі джерела Y, про стан об'єкта X і визначається кількістю знятої в результаті прийому сигналу невизначеності, тобто різницею апріорної(До прийняття сигналу) і апостеріорної (Після прийняття сигналу) ентропій:

Звідси випливають такі властивості кількості інформації:

  • кількість інформації вимірюється в тих же одиницях, що і ентропія; найчастіше за все в бітах;
  • кількість інформації завжди неотрицательно: I (X, Y)\u003e 0;
  • ніяке перетворення сигналу не збільшить міститься в ньому інформації;
  • кількість інформації I (X, Y) про будь-якому джерелі X, міститься в сигналі У, максимум ентропії цього джерела: 1 (Х Y) Н (Х)
  • кількість інформації про самого себе, що міститься в джерелі X, одно його ентропії: I (X, Y) \u003d Н (Х).

В окремому випадку, коли т можливих станів джерела рівноймовірно і незалежні один від одного, кожне стан джерела несе інформацію I (X, X) \u003d log " т, а послідовність, що складається з п станів (наприклад, телеграма довжиною в п знаків, складена з т рівноймовірно символів), несе інформацію I (X, X) \u003d\u003d / Jlog a т \u003d loga т ". В даному випадку кількість інформації, що міститься в джерелі інформації, визначається логарифмом числа можливих послідовностей станів джерела (числа можливих рівноймовірно подій), з яких здійснюється вибір при отриманні інформації.

Кількість інформації при неповній достовірності дискретних повідомлень дорівнює різниці безумовної ентропії Н (Х), характеризує початкову невизначеність повідомлення, і умовної ентропії, що характеризує залишкову невизначеність повідомлення:

де1 (Х, У) - кількість інформації, що міститься у всій сукупності прийнятих повідомленьX, щодо всієї сукупності переданих повідомлень У;

дер (у) - апріорна ймовірність;

дер (У /, х,) - умовна ймовірність, що характеризує невизначеність в повідомленніх, щодо надісланого повідомленняу ,.

Можливість спільного появи подій у, І х "рівну р (у "х,), Можна записати як

Ймовірність дорівнює апріорної ймовірності появи повідомлення y h помноженої на умовну (апостеріорну) ймовірність появи повідомлення у, за умови, що прийнято повідомлення х ,.

Наведемо приклад передачі повідомлення про стан виходу джерела напруги, що приймає з однаковою ймовірністю значення напруги 1 ... 10 В. В цьому випадку повідомлення несе велику інформацію. Неважко помітити, що чим менша ймовірність події, тим більша кількість інформації міститься в повідомленні про цю подію. Наприклад, повідомлення про те, що в липні будуть заморозки, містить багато інформації, так як така подія рідко і його ймовірність дуже мала.

Кількість інформації має вираз

Незважаючи на збіг формул, кількості інформації і ентропії, кількість інформації визначається після отримання повідомлення.

Одиниці виміру кількості інформації і ентропії залежать від вибору підстави логарифма: при використанні десяткових логарифмів - дит, натуральних - ніт, довічних - біт.

До основних характеристик сигналу зв'язку відносяться також такі:

швидкість передані інформації - середня кількість інформації, що передається по каналу зв'язку в одиницю часу. У загальному випадку швидкість передачі залежить від тривалості переданого повідомлення Т. При досить довгих повідомленнях швидкість передачі залишається незмінною. Швидкість передачі інформації має вираз

де / (Z, Y) - кількість інформації, що передається за час Троботи каналу;

пропускна здатність каналу (С) - максимальна теоретично допустима для даного каналу швидкість передачі інформації:

Швидкість введення інформації в канал не повинна перевищувати пропускну здатність каналу, інакше інформація буде загублена. Аналітично швидкість введення інформації виражається як

де 1 (Х) - середня кількість інформації на вході каналу;

Т - тривалість повідомлення.

Одним з основних питань теорії передачі інформації є визначення залежності швидкості передачі інформації і пропускної здатності від параметрів каналу і характеристик сигналів і перешкод, що діють в ньому;

  • амплітудно-частотна характеристика (АЧХ). Для визначення характеристик каналу зв'язку застосовується аналіз його реакції на деякий еталонне вплив. Найчастіше в якості еталону використовуються синусоїдальні сигнали різних частот. АЧХ показує, як змінюється амплітуда синусоїди на виході лінії зв'язку в порівнянні з амплітудою на її вході для всіх частот сигналу, що передається;
  • смуга пропуску - діапазон частот, для яких відношення амплітуди вихідного сигналу до вхідного перевищує деякий заданий межа (для потужності 0,5). Ця смуга частот визначає діапазон частот синусоїдального сигналу, при яких цей сигнал передається по лінії зв'язку без значних спотворень. Ширина смуги пропускання впливає на максимально можливу швидкість передачі інформації по лінії зв'язку;
  • загасання каналу зв'язку (L) - визначається як відносне зменшення амплітуди або потужності сигналу при передачі по лінії зв'язку сигналу певної частоти. загасання Lзазвичай вимірюється в децибелах (дБ) і обчислюється за формулою

де Р "их - потужність сигналу на виході лінії;

Р вх - потужність сигналу на вході лінії;

достовірність передачі даних - характеризує ймовірність спотворення для кожного переданого біта даних. Показником достовірності є ймовірність помилкового прийому інформаційного символу - Р ош. Величина Р ош для каналів зв'язку без додаткових засобів захисту від помилок становить, як правило, 10 -4 ... 10 -6. У волоконно-оптичних лініях зв'язку Р ош становить 10 -9. Це означає, що при Р ош \u003d 10 -4 в середньому з 10 000 бітів спотворюється значення одного біта. Спотворення бітів відбуваються як через наявність перешкод на лінії, так і з-за спотворень форми сигналу, обмеженою пропускною здатністю лінії. Для підвищення достовірності переданих даних необхідно підвищувати ступінь перешкодозахищеності ліній, а також використовувати широкосмугові лінії зв'язку.

Мережеві технології, канали зв'язку і їх основні характеристики.

Ц їли:

    Навчати основам мережевих технологій.

    Розвивати пізнавальний інтерес.

    Виховувати інформаційну культуру.

П роверка домашнього завдання.

Х од уроку:

мережева технологія - це узгоджений набір стандартних протоколів та програмно-апаратних засобів (наприклад, мережевих адаптерів, драйверів, кабелів і роз'ємів), достатній для побудови обчислювальної мережі.
Сьогодні Інтернет - це об'єднання великої кількості мереж. Кожна мережа складається з десятків і сотень серверів. Сервери з'єднані між собою безпосередньо різними лініями зв'язку: кабельними, наземної радіозв'язком, супутникової радіозв'язком. До кожного серверу підключається велика кількість комп'ютерів і локальних комп'ютерних мереж, які є клієнтами мережі. Клієнти можуть з'єднуватися з сервером не тільки по прямих лініях, а й по звичайних телефонних каналах.
каналами зв'язку називають технічні засоби, що дозволяють здійснювати передачу даних на відстані. У розглянутому нами контексті каналами зв'язку будемо називатизасоби встановлення зв'язку для передачі інформації між віддаленими комп'ютерами . В якості технічних засобів передачі інформації можуть використовуватися звичайні канали зв'язку (телефонні, телеграфні, супутникові та т. Д.). Зараз більш прогресивними засобами вважаються канали зв'язку, побудовані спеціально для передачі цифрової інформації. До таких належать, наприклад, оптоволоконні мережі.

Основними характеристиками каналів зв'язку єпропускна спроможність ізавадостійкість . Пропускна здатність відображає здатність каналу передавати задану кількість повідомлень за одиницю часу. Даний параметр залежить від фізичних властивостей каналу зв'язку. Іншими словами,пропускна спроможність - це обсяг даних, переданих модемом в одиницю часу, без урахування додаткової службової інформації, наприклад стартового і стопового бітів, початкових кінцевих записів Стоків і т. Д.
перешкодостійкість задає параметр рівня спотворення переданої інформації. Для того щоб уникнути зміни або втрати інформації при її передачі, використовують спеціальні методи, що дозволяють скоротити вплив шумів.

Класифікація комп'ютерних каналів зв'язку:

    за способом кодування:цифрові іаналогові ;

    за способом комунікації:виділені (Постійне з'єднання) ікомутовані (Тимчасове з'єднання);

    за способом передачі сигналу:кабельні (Кручена пара, коаксіальний кабель, оптико-волоконні, оптичні (світловоди), радіорелейні, бездротові, супутникові;телефонні , радіо (Радіорелейні, супутникові).

Кручена пара складається з двох ізольованих проводів, свити між собою. Скручування дротів зменшує вплив зовнішніх електромагнітних полів на сигнали, що передаються.

Коаксіальний кабель в порівнянні з кручений парою володіє більш високу механічну міцність, перешкодозахищеність.

Оптоволоконний кабель - ідеальна передає середовище, він не схильний до дії електромагнітних полів і сам практично не має випромінювання.

Лінії зв'язку:
Радіорелейні лінії зв'язку (РРЛ) призначені для передачі сигналів в діапазонах дециметрових, сантиметрових і міліметрових хвиль. Передача ведеться через систему ретрансляторів, розташованих на відстані прямої видимості.

Бездротове мережеве обладнання призначене для передачі по радіоканалах інформації між комп'ютерами, мережними та іншими спеціалізованими пристроями.

Супутникові лінії зв'язку працюють в 9 - 11 діапазонах частот і, в перспективі, в оптичних спектрах. У цих системах сигнал з земної станції посилається на супутник, який містить приймально-передавального апаратуру, там посилюється, обробляється і надсилається назад на Землю, забезпечуючи зв'язок на великі відстані і перекриваючи великі площі.


Канали зв'язку діляться насімплексні ідуплексні . В одному випадку інформація передається тільки в одному напрямку, що є менш ефективним засобом. В іншому випадку інформація передається в двох напрямках, причому одночасно можуть передаватися кілька повідомлень.


Як фізичного процесу, який здійснює передачу даних на відстані, використовуютьсигнали . На цей процес можуть впливати різні явища, що створюютьперешкоди (Наприклад, це може бути напруга стороннього походження, що з'являється в каналах зв'язку і обмежує дальність передачі корисних сигналів).


Залежно від джерела виникнення і від характеру їх впливу перешкоди діляться на:

    власні перешкоди каналу зв'язку;

    взаємні , Створювані впливом каналів один на одного;

    зовнішні - від сторонніх електромагнітних полів.


Практика показала, що позбавлення від шумів (перешкод) неможливо через природні (непереборних) причин їх виникнення. Тоді була запропонована ідея пошуку можливості захисту в самому переданому тексті (К.Е. Шеннон). Найкращим способом стало використання надлишкового коду. Функція захисту інформації при передачі по каналах зв'язку включає три компоненти:підтвердження , виявлення помилок ісповіщення про них, повернення в початковий стан. Інформація кодується відповідним чином, разом з основним змістом передається інформація про розмір переданої інформації. При отриманні інформації звіряється інформація про довжину повідомлення з вихідним станом, при розбіжності значень в пункт передачі інформації передається сигнал про необхідність повторної пересилки.

Проксі-сервер - проміжний, транзитний веб-сервер, який використовується як посередник між браузером і кінцевим веб-сервером. Основна причина використання проксі-сервера - економія обсягу передачі інформації і збільшення швидкості доступу за рахунок кешування. Наприклад, якщо більшість співробітників компанії часто користуються одним і тим же веб-сервером, що містить актуальний курс валют, то ця інформація збережеться в проксі, і, таким чином, сторінки будуть запитані з оригінального сервера всього 1 раз. При використанні проксі компанії потрібен всього один публічний IP-адресу.

Протокол (protocol) - сукупність правил, що регламентують формат і процедури обміну інформацією між двома незалежними процесами або пристроями.

Протокол мережевий (network protocol) - сукупність правил і угод, що використовуються при передачі даних.


Розрізняють три основних типи протоколів, що працюють в різних мережах і з різними операційними системами: Novell IPX (Inter Packet Exchange), TCP / IP, NetBEUI (Network BIOS User Interface).
Протокол управління передачею / міжмережевий протокол TCP / IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) - набір протоколів, розроблений для Інтернету і став його основою. TCP гарантує, що кожен посланий байт дійде до одержувача без втрат. IP привласнює локальні IP-адреси фізичним мережевих адрес, забезпечуючи тим самим адресний простір з яким працюють маршрутизатори.


У сімейство TCP / IP входять:

    протокол Telnet, який дозволяє віддаленим терміналам підключатися до віддалених вузлів (комп'ютерів);

    система доменної адресації DNS, що дає можливість користувачам адресуватися до вузлів мережі по символьному доменному імені замість цифрового IP-адреси;

    протокол передачі файлів FTP, який визначає механізм зберігання і передачі файлів;

    протокол передачі гіпертексту HTTP.

Запитання і завдання

    Що називається мережевими технологіями?

    Що таке канали зв'язку?

    Назвіть основні характеристики каналів зв'язку.

    Наведіть класифікацію каналів зв'язку.

    Що таке проксі-сервер?

    Що таке протоколи?

    Яку функцію виконує протокол TCP / IP?

Домашнє завдання : Конспект.

Лінія зв'язку і канал зв'язку - це не одне і те ж.

Лінія звязку(ЛЗ) - це фізичне середовище, По якій передаються інформаційні сигнали. В одній лінії зв'язку може бути організовано декілька каналів зв'язку шляхом тимчасового, частотного кодового та інших видів поділу - тоді кажуть про логічних (віртуальних) каналах. Якщо канал повністю монополізує лінію зв'язку, то він може називатися фізичним каналом і в цьому випадку збігається з лінією зв'язку. Хоча можна, наприклад, говорити про аналогове мул л цифровому каналі зв'язку, але абсурдно говорити про аналогової або цифрової лінії зв'язку, бо лінія - лише фізичне середовище, в якій можуть бути утворені канали зв'язку різного типу. Проте, навіть говорячи про фізичну багатоканальної лінії, її часто називають каналом зв'язку. Л С є обов'язковою ланкою будь-якої системи передачі інформації.

Рис. 15. 2. Класифікація каналів Зв'язки

Класифікація каналів зв'язку (КС) показана на рис. 15. 2. За фізичну природу ЛЗ і КС на їх основі діляться на:

    механічні - використовуються для передачі матеріальних носіїв інформації

    акустичні - передають звуковий сигнал;

    оптичні - передають світловий сигнал;

    електричні - передають електричний сигнал.

Електричні і оптичніКС можуть бути:

    дротовими, що використовують для передачі сигналів провідникові лінії зв'язку (електричні дроти, кабелі, світловоди і т. д.);

    бездротовими (радіоканали, інфрачервоні канали і т. д.), що використовують для передачі сигналів електромагнітні хвилі, що поширюються по ефіру.

За формою подання інформації, що передається КС діляться на:

    аналогові- по аналоговим каналам передається інформація, представлена \u200b\u200bв безперервній формі, тобто у вигляді безперервного ряду значень будь-якої фізичної величини;

    цифрові- по цифрових каналах передається інформація, подана у вигляді цифрових (дискретних, імпульсних) сигналів тій чи іншій фізичної природи.

Залежно від можливих напрямків передачі інформації розрізняють:

    сімплексніКС, що дозволяють передавати інформацію тільки в одному напрямку;

    напівдуплексніКС, що забезпечують поперемінно передачу інформації в прямому і зворотному напрямках;

    дуплексніКС, що дозволяють вести передачу інформації одночасно і в прямому, і в зворотному напрямках.

Канали зв'язку можуть бути, нарешті:

    комутованими;

    некомутованими.

комутованіканали створюються з окремих ділянок (сегментів) тільки на час передачі по ним інформації; після закінчення передачі такої канал ліквідується (роз'єднується).

Некомутовані(Виділені) канали створюються на тривалий час і мають постійні характеристики по довжині, пропускної здатності, помехозащищенности.

За пропускної спроможності їх можна розділити на:

    низькошвидкісніКС, швидкість передачі інформації в яких від 50 до 200 біт / с; це телеграфні КС, як комутовані (абонентський телеграф), так і некомутовані;

    середньошвидкісніКС, наприклад аналогові (телефонні) КС; швидкість передачі в них від 300 до 9600 біт / с, а в нових стандартах V 90-V. 92 Міжнародного консультативного комітету по телеграфії і телефонії (МККТТ) і до 56 000 біт / с

    високошвидкісні(Широкосмугові) КС, що забезпечують швидкість передачі інформації вище 56 000 біт / с.

Слід особливо відзначити, що телефонний КС є більш вузькосмуговим, ніж телеграфний, але швидкість передачі даних по ньому вище завдяки обов'язковій наявності модему, істотно знижує F з переданого сигналу. При простому кодуванні максимально досяжна швидкість передачі даних по аналоговим каналам не перевищує 9600 бод \u003d 9600 бит / с. Застосовувані в даний час складні протоколи кодування переданих даних використовують не два, а кілька значень параметра сигналу для відображення елемента даних і дозволяють досягти швидкості передачі даних по аналогових телефонних лініях зв'язку 56 кбіт / с \u003d 9600 бод.

За цифровим КС, організованим на базі телефонних ліній, швидкість передача даних завдяки зменшенню F з і збільшення Н з оцифрованого сигналу також: може бути вище (до 64 кбіт / с), а при мультиплексировании кількох цифрових каналів в один в такому складеному КС швидкість передачі може подвоюватися, потроюватися і т. д.; існують подібні канали зі швидкостями десятки і сотні мегабіт в секунду.

фізичним середовищемпередачі інформації в низькошвидкісних і середньошвидкісних КС зазвичай є провідні лінії зв'язку: групи або паралельних, або скручених ( "вита пара") проводів.

Для організації широкосмугових КС використовуються різні кабелі, зокрема:

    неекрановані з крученими парами з мідних проводів (Unshielded Twisted Pair - UTP);

    екрановані з крученими парами з мідних проводів (Shielded Twisted Pair - STP);

    волоконно-оптичні (Fiber Optic Cable - FOC);

    коаксіальні (Coaxial Cable - CC);

    бездротові радіоканали.

Кручена пара- це ізольовані провідники, попарно звиті між собою для зменшення перехресних наведень між провідниками. Такий кабель, що складається зазвичай з невеликої кількості кручених пар (іноді навіть двох), характеризується меншим загасанням сигналу при передачі на високих частотах і меншою чутливістю до електромагнітних наведень, ніж паралельна пара проводів.

UTP-кабелічастіше за інших використовуються в системах передачі даних, зокрема в обчислювальних мережах. Виділяють п'ять категорій кручених пар UTP: перша і друга категорії використовуються при низкоскоростной передачі даних; третя, четверта і п'ята - при швидкостях передачі відповідно до 16, 25 і 155 Мбіт / с (а при використанні стандарту технології Gigabit Ethernet на кручений парі, введеного в 1999 році, і до 1000 Мбіт / с). При хороших технічних характеристиках ці кабелі порівняно недорогі, вони зручні в роботі, не вимагають заземлення.

STP-кабеліволодіють хорошими технічними характеристиками, але мають високу вартість, жорсткі і незручні в роботі, вимагають заземлення екрана. Вони діляться на типи: Турі 1, Турі 2, Туре 3, Туре 5, Туре 9. З них Туре 3 визначає характеристики неекранованого телефонного кабелю, а Туре 5 - волоконно-оптичного кабелю. Найбільш популярний кабель Турі 1 стандарту IBM, що складається з двох пар скручених проводів, екранованих провідною оплеткой, яку належить заземлювати. Його характеристики приблизно відповідають характеристикам UTP-кабелю категорії 5.

Коаксіальний кабельявляє собою мідний провідник, покритий діелектриком і оточений свитою з тонких мідних провідників екрануючої захисної оболонкою. Коаксіальні кабелі для телекомунікацій діляться на дві групи:

    товсті коаксіали;

    тонкі коаксіали.

товстийкоаксіальний кабель має зовнішній діаметр 12, 5 мм і досить товстий провідник (2, 17 мм), що забезпечує хороші електричні і механічні характеристики. Швидкість передачі даних по товстому коаксіальному кабелю досить висока (до 50 Мбіт / с), але, з огляду на певну незручність роботи з ним і його значну вартість, рекомендувати його для використання в мережах передачі даних можна далеко не завжди. тонкийкоаксіальний кабель має зовнішнє діаметр 5-6 мм, він дешевше і зручніше в роботі, але тонкий провідник в ньому (0, 9 мм) обумовлює гірші електричні (передає сигнал з допустимим загасанням на меншу відстань) і механічні характеристики. Рекомендовані швидкості передачі даних по "тонкому" коаксіалі не перевищують 10 Мбіт / с.

основу волоконно-оптичного кабелюскладають "внутрішні подкабелі" - скляні або пластикові волокна діаметром від 5 (одномодові) до 100 (багатомодові) мікрон, оточені твердим заповнювачем і поміщені в захисну оболонку діаметром 125-250 мкм. В одному кабелі може міститися від одного до декількох сотень таких "внутрішніх подкабелей". Кабель, в свою чергу, оточений заповнювачем і покритий більш товстої захисною оболонкою, всередині якої прокладений один або кілька силових елементів, які беруть на себе забезпечення механічної міцності кабелю.

За одномодовому волокну (діаметр їх 5-15 мкм) оптичний сигнал поширюється, майже не відбиваючись від стінок волокна (входить в волокно паралельно його стінок), чим забезпечується дуже широка смуга пропускання (до сотень гігагерц на кілометр). За многомодовому волокну (діаметр його 40-100 мкм) поширюються відразу багато сигналів, кожен з яких входить в волокно під своїм кутом (своєї модою) і, відповідно, відбивається від стінок волокна в різних місцях (смуга пропускання багатомодового волокна 500-800 МГц / км).

Джерелом розповсюджуваного по оптоволоконному кабелю світлового променя є перетворювач електричних сигналів в оптичні, наприклад світлодіод або напівпровідниковий лазер. Кодування інформації здійснюється зміною інтенсивності світлового променя. Фізичною основою передачі світлового променя по волокну є принцип повного внутрішнього відображення променя від стінок волокна, що забезпечує мінімальне загасання сигналу, найвищий захист від зовнішніх електромагнітних полів і високу швидкість передачі. По оптоволоконному кабелю, що має велике число волокон, можна передавати величезну кількість повідомлень. На іншому кінці кабелю приймає прилад перетворює світлові сигнали в електричні. Швидкість передачі даних по оптоволоконному кабелю дуже висока і досягає величини 1000 Мбіт / с, але він дуже дорогий і використовується зазвичай лише для прокладки відповідальних магістральних каналів зв'язку. Такий кабель пов'язує столиці і великі міста більшості країн світу, а прокладений по дну Атлантичного океану кабель пов'язує Європу з Америкою. Оптоволоконний кабель з'єднує Санкт-Петербург з Москвою, прибалтійськими та скандинавськими країнами, крім того, він прокладений в тунелях метро і пов'язує всі райони міста. В обчислювальних мережах оптоволоконний кабель використовується на найбільш відповідальних їх ділянках, зокрема в мережі Інтернет. Можливості оптоволоконних каналів воістину безмежні: по одному товстому магістральному оптоволоконному кабелю можна одночасно організувати кілька сот тисяч телефонних каналів, кілька тисяч відеотелефонії каналів і близько тисячі телевізійних каналів.

радіоканал- це безпровідний канал зв'язку, що прокладається через ефір. Система передачі даних (СПД) по радіоканалу включає в себе радіопередавач і радіоприймач, налаштовані на один і той же радіохвильової діапазон, який визначається частотною смугою електромагнітного спектра, використовуваної для передачі даних. Часто таку СПД називають просто радіоканалом. Швидкості передачі даних по радіоканалу практично не обмежені (вони обмежуються смугою пропускання приймально-передавальної апаратури). Високошвидкісний радіодоступ надає користувачам канали зі швидкістю передачі 2 Мбіт / "с і вище. В найближчому майбутньому очікуються радіоканали зі швидкостями 20-50 Мбіт / с. У табл. 15. 1 представлені назви радіохвиль і відповідні їм частотні смуги.

Таблиця 15. 1. діапазони радіохвиль

Для комерційних телекомунікаційних систем найчастіше використовуються частотні діапазони 902-928 МГц і 2, 4-2, 48 ГГц (в деяких країнах, наприклад США, при малих рівнях потужності випромінювання - до 1 Вт - дозволено використовувати ці діапазони без державного ліцензування).

Бездротові канали зв'язку мають погану помехозащищенностью, але забезпечують користувачеві максимальну мобільність і оперативність зв'язку. В обчислювальних мережах бездротові канали зв'язку для передачі даних використовуються найчастіше там, де застосування традиційних кабельних технологій утруднено або просто неможливо. Але в найближчому майбутньому ситуація може змінитися - активно ведеться розробка нової технології бездротового зв'язку Bluetooth.

Bluetooth- це технологія передачі даних по радіоканалах на короткі відстані, що дозволяє здійснювати зв'язок бездротових телефонів, комп'ютерів і різної периферії навіть в тих випадках, коли порушується вимога прямої видимості.

Загальновживаними і вже досить відомими є з'єднання електронної апаратури між собою за допомогою інфрачервоного каналу зв'язку. Але ці сполуки вимагають прямої видимості. Наприклад, пультом дистанційного керування телевізором неможливо скористатися, якщо між вами і телевізором виявився хоча б лист газетного паперу.

спочатку Bluetoothрозглядалася виключно як альтернатива використанню інфрачервоних з'єднань між різними портативними пристроями. Але зараз експерти прогнозують вже два напрямки широкого використання Bluetooth. Перший напрямок - це домашні мережі, що включають в себе різну електронну техніку, зокрема комп'ютери, телевізори і т. П. Друге, набагато більш важливий напрямок - локальні мережі офісів невеликих фірм, де стандарт Bluetooth може прийти на зміну традиційним провідним технологіям.

Недоліком Bluetooth є порівняно низька швидкість передачі даних - вона не перевищує 720 кб / с, тому ця технологія не здатна забезпечити передачу відеосигналу.

Телефонні лінії зв'язкує найбільш розгалуженими і широко використовуваними. По телефонних лініях зв'язку здійснюється передача звукових (тональних) і факсимільних повідомлень, вони є основою побудови інформаційно-довідкових систем, систем електронної пошти і обчислювальних мереж.

По телефонних лініях можуть бути організовані і аналогові, і цифрові канали передачі інформації. Розглянемо це питання, зважаючи на його високу актуальність, трохи докладніше.

"Проста стара телефонна система", в англомовній абревіатурі POTS (Primitive Old Telephone System), складається з двох частин: магістральної системи зв'язку та мережі доступу абонентів до неї. Найбільш простий варіант доступу абонентів до магістральної системи - використання абонентського аналогового каналу зв'язку. Більшість телефонних апаратів підключаються до автоматичної телефонної станції (АТС), що є вже елементом магістральної системи, саме так.

Телефонний мікрофон перетворює звукові коливання в аналоговий електричний сигнал, який і передається по абонентської лінії в АТС. Необхідна для передачі людського голосу смуга частот становить приблизно 3 кГц, в діапазоні від 300 Гц до 3, 3 кГц. При знятті телефонної трубки формується сигнал "off-hook", повідомляє АТС про виклик, і, якщо телефонна станція не зайнята, набирається потрібний телефонний номер, який передається в АТС у вигляді послідовності імпульсів (при імпульсному наборі) або у вигляді комбінації сигналів звукової частоти (при тональному наборі). Завершується розмова сигналом "on-hook", який формується при опусканні трубки. Такий тип процедури виклику називається "in band", оскільки передача сигналів виклику проводиться по тому ж каналу, що і передача мови.

КАНАЛИ ЗВ'ЯЗКУ


1. Класифікація і характеристики каналу зв'язку

Канал зв'язку - це сукупність коштів, призначених для передачі сигналів (повідомлень).

Для аналізу інформаційних процесів в каналі зв'язку можна використовувати його узагальнену схему, наведену на рис. 1.


На рис. 1 прийняті наступні позначення: X, Y, Z, W - сигнали, повідомлення; f - перешкода; ЛЗ - лінія зв'язку; ІІ, ПІ - джерело і приймач інформації; П - перетворювачі (кодування, модуляція, декодування, демодуляція).

Існують різні типи каналів, які можна класифікувати за різними ознаками:

1. За типом ліній зв'язку: провідні; кабельні; оптико-волоконні;

лінії електропередач; радіоканали і т.д.

2. За характером сигналів: безперервні; дискретні; дискретно-безперервні (сигнали на вході системи дискретні, а на виході безперервні, і навпаки).

3. За помехозащищенности: канали без перешкод; з перешкодами.

Канали зв'язку характеризуються:

1. Ємність каналу визначається як добуток часу використання каналу T до, ширини спектра частот, що пропускаються каналом F до і динамічного діапазону D к., Який характеризує здатність каналу передавати різні рівні сигналів


V к \u003d T до F до D к. (1)

Умова узгодження сигналу з каналом:

V c £ V k; T c £ T k; F c £ F k; V c £ V k; D c £ D k.

2. Швидкість передачі інформації - середня кількість інформації, що передається в одиницю часу.

3. Пропускна здатність каналу зв'язку - найбільша теоретично досяжна швидкість передачі інформації за умови, що похибка не перевищує заданої величини.

4. Надмірність - забезпечує достовірність інформації, що передається (R \u003d 0¸1).

Одним із завдань теорії інформації є визначення залежності швидкості передачі інформації і пропускної здатності каналу зв'язку від параметрів каналу і характеристик сигналів і перешкод.

Канал зв'язку образно можна порівнювати з дорогами. Вузькі дороги - мала пропускна здатність, але дешево. Широкі дороги - гарна пропускна здатність, але дорого. Пропускна здатність визначається самим «вузьким» місцем.

Швидкість передачі даних в значній мірі залежить від середовища передачi в каналах зв'язку, в якості яких використовуються різні типи ліній зв'язку.

провідні:

1. Провідні - кручена пара (що частково пригнічує електромагнітне випромінювання інших джерел). Швидкість передачі до 1 Мбіт / с. Використовується в телефонних мережах і для передачі даних.

2. Коаксіальний кабель. Швидкість передачі 10-100 Мбіт / с - використовується в локальних мережах, кабельному телебаченні і т.д.

3. Оптико-волоконна. Швидкість передачі 1 Гбіт / с.

У середовищах 1-3 загасання в дБ лінійно залежить від відстані, тобто потужність падає по експоненті. Тому через певну відстань необхідно ставити регенератори (підсилювачі).

радіолінії:

1. Радіоканал. Швидкість передачі 100-400 Кбіт / с. Використовує радіочастоти до 1000 МГц. До 30 МГц за рахунок відображення від іоносфери можливе поширення електромагнітних хвиль за межі прямої видимості. Але цей діапазон сильно зашумлен (наприклад, аматорської радіозв'язком). Від 30 до 1000 МГц - іоносфера прозора і необхідна пряма видимість. Антени встановлюються на висоті (іноді встановлюються регенератори). Використовуються в радіо і телебаченні.

2. Мікрохвильові лінії. Швидкості передачі до 1 Гбіт / с. Використовують радіочастоти вище 1000 МГц. При цьому необхідна пряма видимість і гостронаправлені параболічні антени. Відстань між регенераторами 10-200 км. Використовуються для телефонного зв'язку, телебачення і передачі даних.

3. Супутниковий зв'язок. Використовуються мікрохвильові частоти, а супутник служить регенератором (причому для багатьох станцій). Характеристики ті ж, що у мікрохвильових ліній.

2. Пропускна здатність дискретного каналу зв'язку

Дискретний канал являє собою сукупність засобів, призначених для передачі дискретних сигналів.

Пропускна здатність каналу зв'язку - найбільша теоретично досяжна швидкість передачі інформації за умови, що похибка не перевищує заданої величини. Швидкість передачі інформації - середня кількість інформації, що передається в одиницю часу. Визначимо вирази для розрахунку швидкості передачі інформації і пропускної здатності дискретного каналу зв'язку.

При передачі кожного символу в середньому по каналу зв'язку проходить кількість інформації, що визначається за формулою

I (Y, X) \u003d I (X, Y) \u003d H (X) - H (X / Y) \u003d H (Y) - H (Y / X), (2)

де: I (Y, X) - взаємна інформація, тобто кількість інформації, що міститься в Y відносно X; H (X) - ентропія джерела повідомлень; H (X / Y) - умовна ентропія, що визначає втрату інформації на один символ, пов'язану з наявністю перешкод і спотворень.

Надсилаючи звіт про проблеми X T тривалості T, що складається з n елементарних символів, середня кількість інформації, що передається з урахуванням симетрії взаємного кількості інформації одно:

I (Y T, X T) \u003d H (X T) - H (X T / Y T) \u003d H (Y T) - H (Y T / X T) \u003d n. (4)

Швидкість передачі інформації залежить від статистичних властивостей джерела, методу кодування і властивостей каналу.

Пропускна здатність дискретного каналу зв'язку

. (5)

Максимально-можливе значення, тобто максимум функціоналу шукається на всій множині функцій розподілу ймовірності p (x).

Пропускна здатність залежить від технічних характеристик каналу (швидкодії апаратури, виду модуляції, рівня перешкод і спотворень і т.д.). Одиницями виміру пропускної здатності каналу є:,,,.


Вступ

Канал зв'язку, канал передачі, технічні пристрої і тракт зв'язку, в якому сигнали, що містять інформацію, поширюються від передавача до приймача. Технічні пристрої (підсилювачі електричних сигналів, пристрої кодування і декодування сигналів і ін.) Розміщують в проміжних (підсилюючих) і кінцевих пунктах зв'язку. Як тракту передачі користуються різноманітними лініями - дротяними (повітряними і кабельними), радіо і радіорелейними, радіохвильовими і т.д. Передавач перетворює повідомлення в сигнали, що подаються потім на вхід каналу зв'язку: за прийнятим сигналом на виході каналу зв'язку приймач відтворює передане повідомлення. Передавач, канал зв'язку і приймач утворюють систему зв'язку, або систему передачі інформації. За призначенням системи, до складу якої входять канали зв'язку, розрізняють: канали телефонні, звукового мовлення, телевізійні, фототелеграфні (факсимільні), телеграфні, телеметричні, телекомандние, передачі цифрової інформації; за характером сигналів, передачу яких забезпечують канали зв'язку, розрізняють канали безперервні і дискретні як за значеннями, так і за часом. У загальному випадку канал зв'язку має велике число входів і виходів, може забезпечувати двосторонній передачу сигналів.

зв'язок сигнал канал кодування

Канал зв'язку

Канал зв'язку - система технічних засобів і середовище поширення сигналів для передачі повідомлень (не тільки даних) від джерела до одержувача (і навпаки). Канал зв'язку, який розуміється у вузькому сенсі (тракт зв'язку), представляє тільки фізичне середовище поширення сигналів, наприклад, фізичну лінію зв'язку.

Канал зв'язку призначений для передачі сигналів між віддаленими пристроями. Сигнали несуть інформацію, призначену для представлення користувачеві (людині), або для використання прикладними програмами ЕОМ. Канал зв'язку включає наступні компоненти:

· Передавальний пристрій;

· Приймальний пристрій;

· Середу передачі різної фізичної природи (Рис.1).

Формується передавачем сигнал, що несе інформацію, після проходження через середу передачі надходить на вхід приймального пристрою. Далі інформація виділяється з сигналу і передається споживачеві. Фізична природа сигналу вибирається таким чином, щоб він міг поширюватися через середу передачі з мінімальним ослабленням і спотвореннями. Канал необхідний як переносник інформації, сам він інформації не несе.

Рис.1.

рис.2

Класифікація каналів зв'язку

Класифікація №1: Існує безліч видів каналів зв'язку, серед яких найбільш часто виділяють канали дротового зв'язку (повітряні, кабельні, світловодні і ін.) І канали радіозв'язку (тропосферні, супутникові та ін.). Такі канали в свою чергу прийнято кваліфікувати на основі характеристик вхідного і вихідного сигналів, а також по зміні характеристик сигналів в залежності від таких явищ, що відбуваються в каналі, як завмирання і загасання сигналів.

За типом середовища поширення канали зв'язку діляться на:

· Провідні;

· Акустичні;

· Оптичні;

· Інфрачервоні;

· Радіоканали.

Канали зв'язку також класифікують на:

· Безперервні (на вході і виході каналу - безперервні сигнали),

· Дискретні або цифрові (на вході і виході каналу - дискретні сигнали),

· Безперервно-дискретні (на вході каналу-безперервні сигнали, а на виході-дискретні сигнали),

· Дискретно-безперервні (на вході каналу-дискретні сигнали, а на виході-безперервні сигнали). Канали можуть бути як лінійними і нелінійними, тимчасовими і просторово-часовими.

Можлива класифікація каналів зв'язку за діапазоном частот. Системи передачі інформації бувають одноканальні і багатоканальні. Тип системи визначається каналом зв'язку. Якщо система зв'язку побудована на однотипних каналах зв'язку, то її назва визначається типовим назвою каналів. В іншому випадку використовується деталізація класифікаційних ознак.

Класифікація №2 (більш детальна): Класифікація за діапазоном використовуваних частот

· Кілометрові (ДВ) 1-10 км, 30-300 кГц;

· Гектометровиє (СВ) 100-1000 м, 300-3000 кГц;

· Декаметрового (КВ) 10-100 м, 3-30 МГц;

· Метрові (МВ) 1-10 м, 30-300 МГц;

· Дециметрові (ДМВ) 10-100 см, 300-3000 МГц;

· Сантиметрові (СМВ) 1-10 см, 3-30 ГГц;

· Міліметрові (ММВ) 1-10 мм, 30-300 ГГц;

· Децімілімітровие (ДММВ) 0,1-1 мм, 300-3000 ГГц.

По спрямованості ліній зв'язку спрямовані (використовуються різні провідники): коаксіальні, кручені пари на основі мідних провідників, волоконнооптичні.

ненаправлення (радіолінії); прямої видимості; тропосферні; іоносферні космічні; радіорелейні (ретрансляція на дециметрових і більш коротких радіохвилях).

По виду переданих повідомлень: телеграфні; телефонні; передачі даних; факсимільні.

По виду сигналів: аналогові; цифрові; імпульсні.

По виду модуляції (маніпуляції) В аналогових системах зв'язку: з амплітудною модуляцією; з односмуговою модуляцією; з частотною модуляцією. У цифрових системах зв'язку: з амплітудною маніпуляцією; з частотної маніпуляцією; з фазової маніпуляцією; з відносною фазовою маніпуляцією; з тональної маніпуляцією (одиничні елементи маніпулюють під несучим коливанням (тоном), після чого здійснюється маніпуляція на більш високій частоті).

За значенням бази радіосигналу широкосмугові (B \u003e\u003e 1); вузькосмугові (B »1).

За кількістю одночасно переданих повідомлень одноканальні; багатоканальні (частотне, тимчасове, кодове розділення каналів);

У напрямку обміну повідомлень односторонні; двосторонні.

Один по одному обміну повідомлення симплексна зв'язок - двостороння радіозв'язок, при якій передача і прийом кожної радіостанції здійснюється по черзі; дуплексний зв'язок - передача і прийом здійснюється одночасно (найбільш оперативна); напівдуплексна зв'язок - відноситься до симплексной, в якій передбачається автоматичний перехід з передачі на прийом і можливість переспроса кореспондента.

За способами захисту переданої інформації відкрита зв'язок; закрита зв'язок (засекречена).

За ступенем автоматизації обміну інформацією неавтоматизовані - управління радіостанцією і обмін повідомленнями виконується оператором; автоматизовані - вручну здійснюється тільки введення інформації; автоматичні - процес обміну повідомленнями виконується між автоматичним пристроєм і ЕОМ без участі оператора.

Класифікація №3 (щось може повторюватися):

За призначенням - телефонні - телеграфні - телевізійні - радіомовні.

У напрямку передачі - сімплексні (передача тільки в одному напрямку) - напівдуплексні (передача по черзі в обох напрямках) - дуплексні (передача одночасно в обох напрямках).

За характером лінії зв'язку - механічні - гідравлічні - акустичні - електричні (провідні) - радіо (бездротові) - оптичні.

За характером сигналів на вході і виході каналу зв'язку - аналогові (безперервні) - дискретні за часом - дискретні за рівнем сигналу - цифрові (дискретні і за часом і за рівнем).

За кількістю каналів на одну лінію зв'язку - одноканальні - багатоканальні.