Комуникационният ред и комуникационният канал не е същото.
Комуникационна линия(LS) е физическа средаЧрез които се предават информационни сигнали. В един ред комуникация могат да бъдат организирани няколко комуникационни канала чрез временно, честотен код и други раздели - след това говорят за логически (виртуални) канали. Ако каналът е напълно монополизиран, той може да се нарече физически канал и в този случай съвпада с линията на комуникация. Въпреки че е възможно, например, говорим за аналогов скоба на цифров комуникационен канал, но абсурд за аналоговата или цифровата комуникационна линия, за линията е само физическа среда, в която могат да се образуват канали за комуникация на различни видове. Въпреки това, дори говорене за физическа мултиканална линия, тя често се нарича комуникационен канал. L в е задължителна връзка на всяка система за пренос на информация.
Фиг. 15. 2. Класификация на комуникационните канали
Класификацията на комуникационните канали (COP) е показана на фиг. 15. 2. При физическото естество на лекарствата и полицаят върху тях са разделени на:
механични - използвани за прехвърляне на материални носители
акустичен - предава звуков сигнал;
оптичен - предава лек сигнал;
електрически - предаване на електрически сигнал.
Електрически и оптичниПолицаят може да бъде:
използвайки използване на проводими комуникационни линии (електрически проводници, кабели, фибри и др.);
безжични (радиоканали, инфрачервени канали и т.н.), като се използват електромагнитни вълни, простиращи се към етера.
Под формата на подаване на предадената информация, ченгето е разделено на:
аналогов- съгласно аналоговите канали, информацията, представена в непрекъсната форма, се предава, т.е. под формата на непрекъснат диапазон от физически стойности;
дигитален- според цифровите канали, се предава информация под формата на цифрови (дискретни, импулсни) сигнали на една или друга физическа природа.
В зависимост от възможните насоки за прехвърляне на информация, отличават:
симплексЧенге, което позволява предаване на информация само в една посока;
половин дуплексЧенге, осигуряване на алтернативно предаване на информация в директни и обратни посоки;
дуплексCOP, което позволява прехвърлянето на информация едновременно в директни и в обратна посока.
Комуникационните канали могат да бъдат накрая:
превключен;
неумолим.
Превключванеканалите са създадени от отделни сегменти (сегменти) само за времето на предаване върху тях; В края на прехвърлянето, такъв канал се елиминира (разделен).
Безумиемо(Избрани) каналите се създават за дълго време и имат постоянни характеристики по дължина, честотна лента, имунитет на шума.
По честотната лента може да бъде разделена на:
ниска скоростCOP, скорост на предаване на информация, при която от 50 до 200 м / и; Това са телеграфни полицаи, които са включени (абонамен телеграф) и не комуникационни;
средна скоростCOP, като аналогов (телефон) CS; Скоростта на прехвърляне в тях от 300 до 9600 BPS, и в новите стандарти V 90-V. 92 от Международния консултативен комитет по телеграфната и телефонията (ICTT) и до 56 000 бита / и
висока скорост(Широколентов) COP, предоставяне на информация за предаване на информация над 56 000 BPS.
Трябва да се отбележи специално, че телефонният полица е по-тясно лента, а не телеграф, но скоростта на предаване на данни е по-висока благодарение на задължителното присъствие на модем, който значително намалява F от предавания сигнал. С просто кодиране, максималната постижима скорост на предаване на данни над аналоговите канали не надвишава 9600 BAUD \u003d 9600 BPS. Понастоящем сложните протоколи за кодиране на данни на предадените данни се използват не две, но няколко стойности на параметъра на сигнала за показване на елемента от данни и ви позволяват да достигнете процента на данни чрез аналогови телефонни линии от 56 Kbps \u003d 9600 Baud.
Според цифровия полиран, организиран въз основа на телефонни линии, скоростта на предаване на данни поради намаляване на Fc и увеличаване на цифровизирания сигнал също: може да бъде по-високо (до 64 kbps) и при мултиплексиране на множество цифрови канали в едно в такава съставна скорост на предаване на полица може да се удвои, тройна и др.; Има подобни канали с десетки и стотици мегабита в секунда.
Физическа средапредаването на информация в нискоскоростната и средноскоростната CS обикновено е свързана с кабелни комуникационни линии: групи или паралелни или усукани ("усукана двойка") проводници.
За организиране на широколентови CS се използват различни кабели, по-специално:
неекранирани с усукани двойки медни проводници (UTP неекранирана усукана двойка);
екранирани с усукани двойки медни проводници (екранирана усукана двойка - STP);
оптичен кабел - FOC);
коаксиален (коксиален кабел - CC);
безжични радиоканали.
Усукана пара- Това са изолирани проводници, докато двойките помежду си да намалят кръстосаните кръстосани проводници. Такъв кабел, състоящ се от обикновено от малко количество усукани двойки (понякога дори две) се характеризира с по-малко затихване на сигнала при предавани при високи честоти и по-малко чувствителност към електромагнитни съвети, отколкото паралелен двойка проводници.
UTP кабелипо-често, отколкото други се използват в системите за предаване на данни, по-специално в компютърните мрежи. Тежки пет категории усукани двойки UTP: Първата и втората категории се използват при предаване на данни с ниска скорост; Третата, четвъртата и петата - при скорост на предаване, съответно до 16, 25 и 155 Mbit / s (и използване на Gigabit Ethernet технологичен стандарт, въведени през 1999 г. и до 1000 Mbps). С добри технически характеристики, тези кабели са относително евтини, те са удобни в експлоатация, не изискват заземяване.
STP кабелите имат добри технически характеристики, но имат висока цена, здрава и неудобна в експлоатация, изискват екранна снимка. Те са разделени на типове: кръг 1, обиколка 2, кръг 3, кръг 5, кръг 9. От тези, кръг 3 определя характеристиките на нееклектен телефонен кабел, а кръгът 5 - оптичен кабел. Най-популярният кабел на IBM стандарти 1, състоящ се от два двойки усукани проводници, защитени от проводима плитка, която е заземена. Неговите характеристики приблизително съответстват на характеристиките на кабела на UTP категория 5.
Коаксиален кабелтой е меден проводник, покрит с диелектрик и заобиколен от свит от тънки медни проводници чрез екраниращ защитна обвивка. Коаксиалните кабели за телекомуникации са разделени на две групи:
дебели коаксиални;
тънки коаксиални.
Дебелкоаксиалният кабел има външен диаметър 12, 5 mm и достатъчно дебел проводник (2, 17 mm), осигуряваща добри електрически и механични характеристики. Скоростта на предаване на данни над дебел коаксиален кабел е доста висока (до 50 Mbps), но предвид някои неудобства за работата с нея и неговата значителна цена, за да го препоръча за използване в мрежи за предаване на данни, не винаги е възможно . Тънкакоаксиален кабел има външен диаметър от 5-6 mm, той е по-евтин и по-удобен в експлоатация, но тънък проводник в него (0, 9 mm) определя най-лошия електрически (предава сигнал с допустимо затихване на по-малко разстояние) и Механични характеристики. Препоръчителните скорости на прехвърляне на данни на коаксиален "глоба" не надвишават 10 Mbps.
Фондация оптичен кабелгрим "Вътрешни подкабели" - стъкло или пластмасови влакна с диаметър 5 (единичен режим) до 100 (мултимод) микрона, заобиколен от твърд агрегат и се поставят в защитна обвивка с диаметър 125-250 цт. В един кабел може да се съдържа от една до няколкостотин такива "вътрешни субкаби". Кабелът на свой ред е заобиколен от агрегата и е покрит с по-дебела защитна обвивка, в която се полагат една или повече електрически елементи, които съставляват механичната якост на кабела.
Съгласно едно режично влакно (диаметър на техните 5-15 цт), оптичният сигнал се разпространява, почти без да отразява стените на влакното (влизат в влакното, успоредно на стените му), което осигурява много широка честотна лента (до стотици Gigahertz на километър). Мултимодовото влакно (диаметърът на 40-100 цт) се разпределя незабавно много сигнали, всеки от които е включен в влакното по свой собствен ъгъл (негов начин) и съответно се отразява от стените на влакното на различни места (честотната лента на мултимодните влакна 500-800 MHz / km).
Източникът на светлинния лъч, разпределен през оптичния кабел, е преобразувателят на електрически сигнали към оптика, като LED или полупроводников лазер. Информационното кодиране се извършва чрез промяна на интензивността на светлинния лъч. Физическата основа на предаването на светлинния лъч върху фибри е принципът на пълно вътрешно отражение на лъча от стените на влакното, осигурявайки минимално затихване на сигнала, най-високата защита срещу външни електромагнитни полета и висока скорост на предаване. Чрез оптичен кабел с голям брой влакна можете да предавате огромен брой съобщения. В другия край на кабела, приемащото устройство преобразува светлинните сигнали в електрически. Скоростта на предаване на данни на оптичния кабел е много висока и достига 1000 Mbps, но е много скъпо и обикновено се използва само за полагане на отговорните главни комуникационни канали. Такъв кабел свързва столицата и големите градове на повечето страни по света, а кабелът, поставен в дъното на Атлантическия океан, свързва Европа с Америка. Вътрешният кабел свързва Санкт Петербург с Москва, балтийските и скандинавските страни, в допълнение, тя е положена в метрото тунели и свързва всички области на града. В компютърните мрежи оптичният кабел се използва върху техните най-отговорни области, по-специално в интернет. Възможностите на оптични канали са наистина неограничени: един към един дебел основен оптичен кабел може едновременно да организира няколко стотин хиляди телефонни канали, няколко хиляди видео телефонни канали и около хиляда телевизионни канала.
Радио канал- Това е безжичен комуникационен канал, разположен през етера. Системата за предаване на данни (SPD) на радиоканала включва радиопредавател и радиоприемник, конфигуриран за същия радиовълен обхват, който се определя от честотната лента на електромагнитния спектър, използван за предаване на данни. Често такъв SPD се нарича просто радиоканал. Трансферните данни на радиоканала на практика не са ограничени (те са ограничени до честотната лента за предаване на предаване на предаване). Високоскоростният радио достъп осигурява на потребителите канали с скорост на предаване от 2 mbit / "c и по-висока. В близко бъдеще се очакват радиоканали с 20-50 Mbps. В таблица 15. 1 показва имената на радиовълните и съответните честотни ленти.
Таблица 15. 1.. Радиоапарати
За търговски телекомуникационни системи често често се използват честотни диапазони от 902-928 MHz и 2, 4-2, 48 GHz (в някои страни, например, САЩ, с малки нива на радиационна мощност - до 1 W - позволено да се използват Използвайте тези диапазони без лицензиране на държавата).
Безжичните комуникационни канали имат лош шум имунитет, но предоставят на потребителя максимална мобилност и ефективност. В компютърните мрежи, безжичните комуникационни канали за предаване на данни най-често се използват, когато използването на традиционни кабелни технологии е трудно или просто невъзможно. Но в близко бъдеще ситуацията може да се промени - развитието на нова безжична технология Bluetooth е активно в ход.
Bluetooth- Това е технологията на пренос на данни чрез радиоканали за къси разстояния, което ви позволява да комуникирате с безжични телефони, компютри и различни периферни устройства, дори в случаите, когато се нарушава изискването за пряка видимост.
Изцяло добре известни са съединенията от електронно оборудване помежду си с помощта на инфрачервен комуникационен канал. Но тези съединения изискват пряка видимост. Например, дистанционното управление на телевизора не може да се използва, ако има поне лист хартия между вас и телевизора.
Първоначално Bluetoothразглеждан изключително като алтернатива на използването на инфрачервени съединения между различни преносими устройства. Но сега експертите се предвиждат от две посоки на широко използване на Bluetooth. Първата посока е домашните мрежи, които включват различни електронни съоръжения, по-специално компютри, телевизори и др. Втората, много по-важна посока е местните мрежи на малките фирми, където Bluetooth стандартът може да промени традиционните кабелни технологии.
Недостатъкът на Bluetooth е относително нисък процент на предаване на данни - той не надвишава 720 kbps, така че тази технология не може да гарантира предаването на видео сигнала.
Телефонни линииса най-разклонени и широко използвани. По телефонни линии на комуникация, звук (тонални) и факсимилни съобщения се предават, те са основа за изграждане на информация и референтни системи, електронни системи и компютърни мрежи.
По телефонни линии, както аналогови, така и цифрови информационни канали могат да бъдат организирани. Помислете за този въпрос поради значимостта си още няколко.
"Проста стара телефонна система", в англоговорящото съкращение от саксии, се състои от две части: основна комуникационна система и мрежи за достъп до абонат към нея. Най-простата версия на абонатите към основната система е използването на абонатен аналогов комуникационен канал. Повечето телефонни комплекти са свързани към автоматичната телефонна централа (PBX), която е вече елемент на основната система, точно така.
Телефонният микрофон преобразува звуковите колебания в аналогов електрически сигнал, който се предава чрез абонатна линия в PBX. Честотната лента, необходима за предаване на човешкия глас, е приблизително 3 kHz, в диапазона от 300 Hz до 3, 3 kHz. Когато изваждате слушалката, сигналът "Off-Hook" се генерира чрез повикване на повикването и ако телефонната станция не е заета, желаният телефонен номер се назначава, което се предава на PBX като последователност от импулси (с импулс набор) или като комбинация от звукови честотни сигнали (с тонален комплект). Разговорът е завършен от сигнала "On-Hook", образуван при спускане на тръбата. Този тип повикване се нарича "в лента", тъй като предаването на сигналите за повикване е направено на същия канал като предаване на реч.
За да оцените качеството на каналите за данни, можете да използвате следните характеристики:
скорост на предаване на данни през комуникационния канал;
честотна лента за комуникация;
точност на информационния трансфер;
надеждност на комуникационния канал.
Скорост на предаване на данни. Тяло (модулация) и информационна скорост (битова скорост). Скоростта на информацията се определя от броя на битовете, предавани чрез комуникационния канал в една секунда бита / s, която в версията на английски език е посочена като BPS.
Системата за бодии се измерва в BAUD (BAUD). Тази единица на скорост получи името си от името на френския изобретател на Emilie Baudot Telegraph Apparatus - Е. Бодо. BG е броят на промените в състоянието на предавателната среда в секунда (или броя на промените в сигнала на време). Това е логическа скорост, която се определя от честотната лента на линията. Скоростта на предаване на информация 2400 бода означава, че състоянието на предавания сигнал варира 2400 пъти в секунда, което е еквивалентно на честотата от 2400 Hz.
За да илюстрирате тези понятия, се обръщаме към предаването на цифрови данни за конвенционалните телефонни комуникационни канали. В най-ранните модели модели, тези две скорости съвпадат. Модерните модеми кодират няколко бита за данни в една промяна в състоянието на аналоговия сигнал и е очевидно, че скоростта на предаване на данни и скоростта на канала в този случай не съвпадат. Ако N битът се предава (между съседни промени в сигнала) (между съседни промени в сигнала), броят на стойностите на модулирания параметър на носителя (носител) е 2 N. Например, с броя на градациите 16 и скоростта от 1200, тялото на един тип съответстват на 4 бита / и и скоростта на информацията ще бъде 4,800 бита, т.е. Скоростта на бита за секунда надвишава скоростта в телата. По-специално, модемите от 2400 и 1200 бита се предават 600 лъжи и модеми до 9 600 и 14,400 бита / S- 2,400 Bodes.
В аналогови телефонни мрежи скоростта на предаване на данни се определя от типа протокол, който поддържа и двата модема, участващи във връзка. По този начин съвременните модеми работят съгласно V.34 + протоколи със скорост до 33,600 BPS или чрез протокол на асиметричния обмен на данни V.90 при скорост на предаване до 56 kbps.
Стандарт V.34 + ви позволява да работите по телефонни линии с почти всяко качество. Първоначалното съединение на модемите се появява чрез асинхронен интерфейс при минимална скорост от 300 бита / s, което ви позволява да работите по най-лошите линии. След тестване са избрани основните параметри на предаване (носеща честота от 1.6-2.0 kHz, метод на модулация, преход към синхронен режим), който по-късно може да бъде динамично променен без прекъсване на комуникацията, адаптиране към промяна в качеството на линията.
Протоколът V.90 е приет от Международния телекомуникационен съюз (ITU) през февруари 1998 г. в съответствие с този стандартен стандарт, инсталиран от потребителя, може да получава данни от мрежовия доставчик (входяща нишка - надолу по веригата) при скорост 56 kbps и изпращане (Изходящ поток - нагоре по веригата) - при скорости до 33.6 kbps. Това се постига поради факта, че данните за мрежовия възел, свързани към цифровия канал, се излагат само на цифрово кодиране, а не аналогова на цифрова трансформация, която винаги прави шум от вземане на проби и квантуване. От страната на потребителя поради "последната аналогова миля" има цифров аналог (в модем) и аналогово-цифрово превръщане (на PBX), така че увеличаването на скоростта е невъзможно. Очевидно е, че е възможно да се приложи такава схема само когато един от модемите има достъп до цифровия канал. Почти само интернет доставчикът може да бъде свързан с потребителския PBX на потребителския цифров канал.
За връзки, като абонатната абонат за комутационна телефонна мрежа с общо ползване, новата технология е неподходяща и работата е възможна само при скорости, не по-високи от 33,6 kbps.
Таблица 2.1, както и за глобалните мрежи в таблица 2.1 и за глобални мрежи в таблица 2.2.
Таблица 2.1.
|
Вид на мрежата (протокол за ниво на канала) |
Преглед на линията за данни | |
|
Дебел коаксиален кабел (10base-5) Тънък коаксиален кабел (10База-2) Неекранирана усукана двойка UTP категория 3 (10base-t) Piberboard (10BASE-F) | ||
|
Търговия на едро (100Base-FX) | ||
|
Gigabit Ethernet. |
Мултимодно влакно (1000Base-SX) Единично влакно (1000Base-LX) Twinxial кабел (1000Base-CX) | |
|
Токен пръстен (високоскоростен токен пръстен) |
Оптични влакна | |
|
Интерфейс за разпределени данни за влакна) |
Оптични влакна |
Таблица 2.2.
Йерархия на скоростта на цифрови канали на глобалните мрежи
|
Вид мрежа |
Тип интерфейс и линията за данни |
Скорост на предаване на данни, Mbps |
|
|
T1 / e1, кабел от 2-усуквани двойки T2 / E2, коаксиален кабел T3 / E3, коаксиален и оптичен кабел или микровълново радио | |||
|
STS-3, OC-3 / STM-1 STS-9, OC-9 / STM-3 STS-12, OC-12 / STM-4 STS-18, OC-18 / STM-6 STS-24, OC-24 / STM-8 STS-36, OC-36 / STM-12 STS-48, OC-48 / STM-16 | |||
|
Бри (основно) Pri (специален) | |||
|
Абонатна мрежа (нагореSTREM) Мрежов абонат (надолу по течението) |
Достигната скорост на скорост на предаване на информация са достигнати на Volt. В експерименталното оборудване, използвайки метода на мултиплексиране с разделяне на каналите чрез дължини на вълните (wdm - дължини на дължини на вълната, мултиплексиране на разделяне) достигна скоростта от 1100 GB / s на разстояние от 150 км. В една от съществуващите WDM системи, прехвърлянето идва със скорост от 40 GB / s на разстояние до 320 км. В метода на WDM се разпределят няколко носещи честота (канала). Така, в последната спомената система, има 16 такива канала близо до честотата 4 * 10 5 GHz, които са 10 3 GHz един от друг, скоростта от 2,5 Gbps се достига във всеки канал.
Максимална възможна скорост на информацията, честотна лента° С. (честотна лента.) Тя е свързана с лентата на преминаване на F (по-точно с горната честота на честотната лента) на комуникационния канал на формулата Hartley Shannon. Нека n е броят на възможните отделни стойности на сигнала, като например броя на различните стойности на модулирания параметър. След това една промяна в стойността на сигнала, в съответствие с формулата Hartley, отчита не повече от i \u003d log 2 n бита информация.
Максималната скорост на предаване на информация може да се определи като
C \u003d log 2 n / t,
където t е продължителността на преходните процеси, приблизително равна на (3-4) t в и t b \u003d 1 / (2πf). Тогава
бит / s,(2.1)
В случай на канал с интерференция, броят на разграничимите стойности на модулирания сигнал N трябва да бъде ≤ 1 + А, където А е съотношението на сигнала и смущенията.
За потребителите на компютърни мрежи стойността не е абстрактна бита в секунда, но информация, единица за измерване на които се използват байтове или знаци. Следователно по-удобната характеристика на канала е нейната реална или ефективна скоростТой се оценява от броя на знаците (знаци), предавани от канала за секунда (CPS, характер в секунда), без да включва услуга (например битове на началото и края на блока, блокиращи заглавки и контрол).
Ефективната скорост зависи от редица фактори, сред които не само скоростта на предаване на данни, но и метода на предаване и качеството на комуникационния канал и условията за нейната работа и структурата на съобщенията. Например, тъй като средно, с асинхронен метод на предаване на данни през модема, всеки 10 предавани бита съответства на 1 байт или 1 символ на съобщения, след това 1 cps \u003d 10 bps. За да се увеличи ефективната скорост на предаване, се използват различни методи за компресия на информацията, прилагани от самите модем и комуникационен софтуер.
Съществената характеристика на всяка комуникационна система е точността на предадената информация. Отчетност на информационния трансфер или ниво на грешка (Коефициент на грешка) се оценява или като вероятност за недвусмислено предаване на блока данни, или като съотношението на броя на погрешно предадени битове към общия брой предавани битове (единица за измерване: брой грешки за знака / знака за грешки ) Например вероятността от 0.9999 съответства на 1 грешка на 1000 бита (много лош канал). Необходимото ниво на надеждност трябва да осигури както канално оборудване, така и състоянието на комуникация. Не е подходящо да се използва скъпо оборудване, ако комуникационната линия не осигурява необходимите изисквания за шума.
Когато прехвърлянето на данни в компютърните мрежи, този индикатор трябва да лежи в рамките на 10 -8 -10 -12 грешки / знака, т.е. Допуска се не повече от една грешка на 100 милиона предавани бита. За сравнение, допустимият брой грешки в телеграфната връзка е приблизително 3 · 10 -5 за знак.
И накрая, надеждността на комуникационната система се определя или дял от държавна държава в общото работно време, или чрез средното време за безпроблемна работа в часове. Втората характеристика ви позволява по-ефективно да оцените надеждността на системата.
За компютърни мрежи средното време за безпроблемна работа трябва да бъде доста голямо и да се образува най-малко няколко хиляди часа.
Има много видове комуникационни канали, които, в зависимост от вида на разпределителната среда, е обичайно да се разделят на кабелни, акустични, инфрачервени и радио канали. В зависимост от видовете сигнали могат да се разграничат комуникационните канали
Непрекъснато (входно и канално изход - непрекъснати сигнали);
Дискретен или цифров (изход за въвеждане и канал - дискретни сигнали);
Непрекъснато дискретно (при въвеждане на канала - непрекъснати сигнали и на
изход - дискретни сигнали);
Дискретно-непрекъснато (при входа на канала - дискретни сигнали и на изхода -
непрекъснати сигнали).
Към момента на съществуване се различават превключването и незрелите канали. Превключени (временни) се създават само по време на предаване на информация. Неприятните канали (посветени) се създават дълго време с определени постоянни характеристики. Каналите могат също да бъдат класифицирани чрез скорост на предаване на информация, честотния диапазон, промяна във времето параметри (с постоянни и променливи параметри) и др.
Като цяло, комуникационният канал е система от технически средства и среда за разпределение на сигнала за предаване на съобщения (не само данни) от източника към получателя (и обратно). Комуникационният канал включва комуникационни линии (физическо ниво на предаване), чиито основни параметри могат да бъдат разделени на две групи / 12 /: параметри на разпространение, характеризират процеса на размножаване на полезния сигнал и ефектите от ефекта, описващ степента, описваща степента на степента на влияние върху полезния сигнал на други сигнали и смущения. Във всяка от тези групи можете да избирате първични и вторични параметри. Първичните параметри характеризират физическата природа на линията, например, прекъсвачът или индуктивността на електрическия кабел, степента на нехомогенност на оптичните влакна, а вторичът отразява някакъв генерализиран резултат от комуникационния сигнал над комуникационния сигнал. Вторичните параметри засягат както първичните параметри, така и смущенията. Например, при предаване чрез жичен сигнал за различни честоти поради наличието на разпределена сложна устойчивост на линията, коефициентът на предаване на хармонични колебания с различни честоти ще бъде различен. Това води до нарушаване на сигналната форма.
Основните вторични характеристики на комуникационната линия са: -Halut-честотен отговор (ACH);
Честотна лента;
Затихване;
Имунитет на шума;
Честотна лента;
Надеждност на данните.
Честотната характеристика показва как амплитудата на сигнала на изхода на комуникационната линия се освобождава с амплитуда на входа за различни честоти на предавания сигнал (фиг. 9).
Фигура 9- Амплитуда-Честотен отговор
AHH дава пълна картина на връзката от гледна точка на преминаването на сигнали на различни честоти, но е трудно да се получи достатъчно. За да направите това, трябва да тествате линията с референтни синусоиди по целия честотен диапазон от нула до определена максимална стойност, която може да възникне във входните сигнали. Освен това е необходимо да се променя честотата на входния синусоид с малка стъпка, което означава, че броят на експериментите трябва да бъде много голям. Следователно, на практика, вместо амплитуда-честотна реакция, други, опростени характеристики на честотната лента и затихване се използват.
Честотната лента е деривативна характеристика на AHH. Това е непрекъснат честотен диапазон, за който съотношението на амплитудата на изходния сигнал към входа надвишава някаква предварително определена граница.
В действителност, честотната лента определя честотния диапазон на сигнала, при който се предава през комуникационния канал без значително изкривяване. Обикновено честотната лента се брои на 0.7 от максималния отговор. Фигура 10 показва честотните ленти за различни комуникационни линии.
Фигура 10 - честотна лента на различни комуникационни линии
Затихването се определя като относително намаляване на силата на амплитудата или сигнала при предаване на определен честотен сигнал. Често, когато работите с канала, основната честота на предавания сигнал е известна предварително, т.е. честотата, чиято хармонична е най-голямата амплитуда и мощност. Ето защо е достатъчно да се знае затихването на тази честота, за да се оцени приблизително изкривяването на сигналите, предадени по канала. | Повече ▼
възможни са точни оценки със знанието за затихване на няколко честоти, съответстващи на няколко основни хармоници на предавания сигнал. Затихването се изчислява по следната формула:
когато Blah е силата на сигнала на изхода на канала, RVC е сигналната мощност на входа на канала.
Затихването винаги се изчислява за определена честота и е свързана от дължината на канала. На практика се ползват концепцията за "затихване на розата", т.е. Клетъч на сигнала на единица дължина на канала, например, затихване на 0.3 dB / метър. Колкото по-малко е затихването, толкова по-голямо е качеството на комуникационната линия. Обикновено, затихването се определя за пасивни зони на комуникационната линия, състояща се от кабели и напречни сечения, без усилватели и регенератори. Например, кабел с усукани двойки от категория 5 за вътрешно окабеляване в сгради, използвани за локални мрежи, се характеризира със затихване не по-ниско от -23.6 dB за честота от 100 MHz с дължина на кабела от 100 m. Оптичното кабелно затихване е значително по-ниски и обикновено се крие в диапазона от 0.2 до 3 dB с дължина на кабела от 1000 m. Трябва да се отбележи, че почти всички оптични влакна се характеризират със сложна зависимост от затихване от дължината на вълната, с три така наречените "прозрачни прозорци." "- 850, 1300 и 1550 nm. Най-малките загуби
при дължина на вълната 1550 nm, която позволява да се постигне максимален диапазон при фиксирана мощност на предавателя и фиксирана чувствителност на приемника. Мултимодният кабел има две първи прозрачни прозорци, т.е. 850 и 1300 nm и единични кабели-две прозрачни прозорци при дължини на вълните 1310 и 1550 nm.
Устойчивостта на шума на линията определя способността му да изпълнява своите
функции под действието на шума от външната страна на външната среда или проводниците
самият кабел. Шумният имунитет може да бъде оценен максимум
интензивността на намесата, в която нарушаването на функциите все още не надвишава
допустими граници. Шумният имунитет зависи от вида на използвания тип
физическа среда, от екраниране и преобладаване на смущения
линии. Най-малко благородни резистентни са радар.
оптични оптични, малки чувствителни към външно електромагнитно излъчване. Шумният имунитет може да бъде засилен чрез използване на кодове с недостиг на шум и специални алгоритми за обработка.
Честотната лента на линията характеризира максималната възможна скорост на предаване на данни през комуникационната линия. Честотната лента се измерва в бита в секунда. Това се дължи на факта, че данните в комуникационните линии се предават последователно, т.е. шофиране. Теоретично, максималната възможна честотна лента, независимо от метода на кодиране, се определя от теоремата на канала-Hartley:
съотношението на силата на сигнала към силата на белия гаусов шум. SNR - определя броя на нивата на сигнала, които могат да разграничат приемника. Така че, ако SNR\u003e 3, тогава устройственият сигнал може да носи два бита информация. Типичните скорости на предаване за най-често срещаните комуникационни линии са показани в таблица 1.
Таблица 1 - скорост на предаване на данни чрез комуникационни канали
Надеждността на предаването се определя от степента на изкривяване на сигнала, т.е. как полученият сигнал съответства на предавания. В системите за цифрови информационни системи точността на предаването на данни характеризира
За да се ускори развитието на телемедицинските системи и оценяване на ефекта на параметрите на канала на качеството на трансфер на сигнала, е удобно да се използва MATLAB и SIMULINK среда за симулиране, която осигурява готови за употреба модели на каналите, ви позволява да се интегрирате в системния модел, за да оценят ефекта на различните изкривявания върху качеството на предаването на сигнала. Simulink комуникационният блок предлага модели на канали като канал с добавка бял гаусов шум, двоичен симетричен канал, многофункционален канал с избледняване, оризов канал с избледняване и др. Възможно е да се оцени предаването Грешка при различни типове модулация, такъв шумоустойчив тип. Методи за обработка на сигнали и сигнали.
Тема 1.4: Основи на локалните мрежи
Тема 1.5: Основни местни мрежови технологии
Тема 1.6: Основни софтуерни и хардуерни компоненти LAN
Местни мрежи
1.2. Методи на сряда и пренос на данни в компютърните мрежи
1.2.2. Комуникационни линии и канали за данни
За изграждане на компютърни мрежи се прилагат комуникационни линии, използващи различни физически среди. Като физическа среда в комуникациите се използва: метали (главно мед), свръх стъкло (кварц) или пластмаса и етер. Физическата предаване на данни може да бъде кабелна "усукана двойка", коаксиален кабел, оптичен кабел и заобикалящо пространство.
Комуникационните линии или линията за данни е междинен хардуер и физическа среда, за която се предават информационни сигнали (данни).
В една връзка можете да формирате множество комуникационни канали (виртуални или логически канали), например чрез честота или временно разделяне на каналите. Комуникационният канал е средство за едностранно прехвърляне на данни. Ако комуникационната линия е монополизирана от комуникационния канал, тогава в този случай комуникационната линия се нарича комуникационен канал.
Канал за предаване на данни е двустранни инструменти за обмен на данни, които включват комуникационни линии и оборудване за предаване на данни. Каналите за предаване на данни свързват източниците на информация и информационните приемници.
В зависимост от физическата предавателна среда, данните за комуникационната линия могат да бъдат разделени на:
- кабелни комуникационни линии без изолационни и екраниращи плитки;
- кабел, където връзките се използват за предаване на такива връзки като кабели "усукана двойка", коаксиални кабели или оптични кабели;
- безжични (наземни и сателитни комуникации радиоканали), които използват електромагнитни вълни за предаване на сигнали, които се прилагат за етер.
Кабелни линии
Кабелни (въздушни) комуникационни линии се използват за предаване на телефонни и телеграфни сигнали, както и за предаване на компютърни данни. Тези линии се използват като комуникационни линии на багажника.
Може да се организират аналогови и цифрови канали за предаване на данни. Трансферната скорост върху жичните линии на "проста стара телефонна линия" (примитивна стара телефонна система) е много ниска. В допълнение, недостатъците на тези линии включват шумен имунитет и възможността за просто неразрешена връзка с мрежата.
Кабелни линии
Кабелните линии имат доста сложна структура. Кабелът се състои от проводници, сключени в няколко слоя изолация. Компютърните мрежи използват три вида кабели.
Усукана пара (Усукана двойка) - комуникационен кабел, който е усукана двойка медни проводници (или няколко двойки проводници), затворени в екранираната обвивка. Окабеляните двойки се усукват един с друг, за да се намали върха. Изкривената пара е доста шумна. Има два вида кабел: неекранирана усукана двойка UTP и екранирана усукана двойка STP.
Характерно за този кабел е простотата на инсталацията. Този кабел е най-евтиният и най-често срещан тип комуникация, който е широко използван в най-често срещаните местни мрежи с Ethernet архитектура, изградена от топологията тип "звезда". Кабелът се свързва с мрежовите устройства с помощта на съединителя RJ45.
Кабелът се използва за предаване на данни със скорост от 10 Mbps и 100 Mbps. Изкривената пара обикновено се използва за комуникация на разстояние не повече от няколкостотин метра. Недостатъците на кабела "Twisted Pair" могат да се припишат на проста неразрешена връзка с мрежата.
Коаксиален кабел (Коаксиален кабел) е кабел с централен меден проводник, който е заобиколен от слой изолационен материал, за да се отдели централният проводник от външен проводим екран (медна плитка или алуминиев фолио). Външният кабелен екран е изолиран.
Има два вида коаксиален кабел: тънък коаксиален кабел с диаметър 5 mm и дебел коаксиален кабел с диаметър 10 mm. При дебелия коаксиален кабел, затихването е по-малко от това на тънко. Цената на коаксиалния кабел е по-висока от стойността на усуканата двойка и инсталирането на мрежата е по-сложно от усуканата двойка.
Коаксиален кабел се прилага например в локални мрежи с Ethernet архитектура, изградена върху топологията на типа "Обща гума".
Коаксиален кабел е по-наблюдаван от усуканата пара и намалява собственото си радиация. Разпенващ капацитет - 50-100 Mbps. Допустимата дължина на комуникационната линия е донякъде километра. Неоторизираната връзка с коаксиален кабел е по-сложна, отколкото за усукана двойка.
Кабелни канали за оптични комуникационни канали. Оптичният кабел (оптичният влакна) е оптично влакно на силициев или пластмасова основа, сключено в материала с нисък индекс на пречупване на светлина, който е затворен от външна обвивка.
Оптичните влакна предава сигнали само в една посока, така че кабелът се състои от два влакна. Предаващият край на оптичния кабел изисква трансформацията на електрически сигнал в светлината и при приемането край на обратната трансформация.
Основното предимство на този тип кабел е изключително високо ниво на шумовия имунитет и липса на радиация. Неоторизираната връзка е много трудна. Скорост на пренос на данни 3GBit / c. Основните недостатъци на оптичния кабел са сложността на нейната инсталация, малка механична якост и чувствителност към йонизиращо лъчение.
Безжични (наземни и сателитни комуникационни радио канали) Канали за предаване на данни
Радио канали на земята (радиорелейни и клетъчни) и сателитни комуникации се образуват с помощта на предавател и радио приемник и се отнасят до технологията за безжична предаване на данни.
Канали за радиопредаване на радио радио
Релейни комуникационни канали се състоят от последователност от станции, които са повторители. Комуникацията се извършва в границите на пряка видимост, обхватът между съседните станции е до 50 км. Цифрови радиорелейни комуникационни линии (CRS) се използват като регионални и локални комуникационни и комуникационни системи, както и за комуникация между клетъчни базови станции.
Сателитни канали за данни
В сателитни системи антените на микровълновия честотен диапазон се използват за получаване на радиосигнали от наземни станции и пренасочване на тези сигнали обратно към заземяващите станции. В сателитни мрежи се използват три основни вида сателити, които са разположени на геостационарни орбити, средни или ниски орбити. Стартира сателитите, като правило, групи. Те могат да осигурят покритие на почти цялата повърхност на земята. Работата на данните сателитен канал е представена на снимката
Фиг. един.
По-целесъобразно е да се използват сателитни комуникации за организиране на комуникационен канал между станции, разположени на много дълги разстояния, и наличието на абонати в най-трудните точки. Високата честотна лента е няколко дузина Mbps.
Канали за данни за клетъчния канал
Клетъчните радиоканали са изградени според същите принципи като клетъчни телефонни мрежи. Клетъчната комуникация е безжична телекомуникационна система, състояща се от мрежа от основно приемане и предавателни станции и клетъчен превключвател (или мобилен превключващ център).
Основните станции са свързани към комутиращия център, който осигурява комуникация, както между базовите станции, така и с други телефонни мрежи и с глобална интернет мрежа. Според функциите, изпълним, превключващият център е подобен на обичайната кабелна комуникация PBX.
LMDS (Местната многостранна дистрибуторска система) е стандарт на клетъчни мрежи за фиксирани абонати. Системата е изградена върху клетъчен принцип, една базова станция позволява на района да достигне радиус от няколко километра (до 10 км) и да свърже няколко хиляди абонати. BS самите се обединяват помежду си високоскоростни резервни комуникационни канали или радиоканали. Скорост на предаване на данни до 45 Mbps.
WiMAX данни за предаване на данни радиостанции Световната взаимодействие на микровълновия достъп) са подобни на Wi-Fi. WiMAX, за разлика от традиционните технологии за радио достъп, работи върху отразен сигнал, извън пряката видимост на базовата станция. Експертите смятат, че WiMAX мобилни мрежи отварят много по-интересни перспективи за потребителите, отколкото фиксирана WiMAX, предназначена за корпоративни клиенти. Информацията може да бъде предадена на разстояние до 50 км със скорост до 70 Mbps.
MMDS предаване на данни радиоканали Многоканна система за разпространение на многоточките). Тези системи могат да служат на територията в радиус от 50-60 км, а пряката видимост на предавателя на оператора не е задължителна. Средната гарантирана скорост на прехвърляне на данни е 500 kbps - 1 Mbps, но може да бъде осигурена до 56 Mbps на канал.
Данни Радио канали за локални мрежи. Стандартът на безжичната комуникация за локални мрежи е Wi-Fi технология. Wi-Fi осигурява връзка в два режима: точка (за свързване на два компютъра) и инфраструктурна връзка (за свързване на няколко компютъра към една точка за достъп). Обмен на данни до 11 Mbps при свързване на точка и до 54 Mbps с инфраструктурно съединение.
Bluetooht данни за предаване на данни радиостанции - Това е технологията за прехвърляне на данни за къси разстояния (не повече от 10 m) и може да се използва за създаване на домашни мрежи. Скоростта на прехвърляне на данни не надвишава 1 Mbps.
На фиг. 1 прие следната нотация: \\ t X, y, z, w - сигнали, съобщения Шпакловка Е.- смущения; Ls.- комуникационна линия; AI, P. - информация за източника и приемника; Пс - преобразуватели (кодиране, модулация, декодиране, демодулация).
Има различни видове канали, които могат да бъдат класифицирани по различни функции:
1.По вид комуникационни линии: жичен; кабел; оптични влакна;
електропроводи; Радио канали и др.
2. От естеството на сигналите: непрекъснато; отделен; Дискретни непрекъснати (сигнали на входа на системата са дискретни, а на изхода е непрекъснато и обратно).
3. Чрез шума имунитет: канали без смущения; С намеса.
Комуникационните канали се характеризират с:
1. Капацитет на канала определено как да произвеждат използването на канала До Ширината на честотния спектър, предаван от канала F K.и динамичен обхват Г. К. . което характеризира способността на канала да предаде различни нива на сигнали
V k \u003d t до f до d към.(1)
Съвпадение на сигнала с канал:
В C.£ V. K. ; T. ° С.£ T K. ; Е. ° С.£ F K. ; В C.£ V. K. ; Г. В.£ D k.
2.Скорост на предаване на информация - средното количество предавана информация за единица време.
3.
4. Съкращаване - осигурява точността на предадената информация ( R. \u003d 0¸1).
Една от задачите на теорията на информацията е да се определи зависимостта на скоростта на предаване на информация и честотната лента на комуникационния канал от параметрите на канала и характеристиките на сигналите и смущенията.
Комуникационният канал е образно може да се сравни с пътищата. Тесните пътища са малка честотна лента, но евтина. Широки пътища - добра честотна лента, но скъпа. Честотната лента се определя от най-тесното "място.
Скоростта на предаване на данни до голяма степен зависи от предаващата среда в комуникационните канали, която използва различни видове комуникационни линии.
Wired:
1. Кабелен- усукана двойка (която частично потиска електромагнитното излъчване на други източници). Скорост на предаване до 1 Mbps. Използвани в телефонни мрежи и трансфер на данни.
2. Коаксиален кабел.Скоростта на прехвърляне е 10-100 Mbps - използвана в локални мрежи, кабелна телевизия и др.
3. Оптични влакна.Скорост на предаване 1 GB / s.
В средата 1-3, затихването в dB линейно зависи от разстоянието, т.е. Мощност пада на изложителя. Следователно, след определено разстояние е необходимо да се поставят регенератори (усилватели).
Радио:
1.Радиоканал.Скорост на предаване 100-400 kbps. Използва радиочестоти до 1000 MHz. До 30 MHz поради отражение на йоносферата е възможно да се разпространява електромагнитни вълни извън границите на пряката видимост. Но този диапазон е много нарастващ (например, аматьорско радио). От 30 до 1000 MHz - йоносферата е прозрачна и е необходима пряка видимост. Антените са инсталирани на височината (понякога се инсталират регенератори). Използвани в радио и телевизия.
2.Микровълнови линии.Скорост на предаване до 1 gbit / s. Използвайте радиочестоти над 1000 MHz. В същото време са необходими преки видимост и силни параболични антени. Разстоянието между регенераторите е 10-200 км. Използва се за телефонна комуникация, телевизия и предаване на данни.
3. Сателитна връзка. Използват се микровълнови честоти и сателитът служи като регенератор (и за много станции). Характеристиките са същите като микровълновите линии.
2. честотна лента на дискретен комуникационен канал
Дискретният канал е комбинация от средства, предназначени за предаване на дискретни сигнали.
Комуникация на честотната лента - най-голямата теоретично постижима скорост на предаване на информация, при условие че грешката не надвишава определената стойност. Скорост на предаване на информация - средното количество предавана информация за единица време. Ние определяме изразите за изчисляване на скоростта на предаване на информация и честотната лента на дискретния комуникационен канал.
При предаване на всеки символ средно над комуникационния канал, количеството информация се определя с формулата
I (y, x) \u003d i (x, y) \u003d h (x) - h (x / y) \u003d h (Y) - H (Y / x), (2)
където: I (y, x) -взаимна информация, т.е. броя на информацията, съдържаща се в Y.относно Х.; H (x) - ентропия на източника на съобщения; H (x / y) - условна ентропия, която определя загубата на информация за един символ, свързан с наличието на смущения и изкривяване.
При изпращане на съобщение X T.продължителност T, състояща се от н. Елементарни знаци, средният брой предавани информация, като се вземат предвид симетрията на взаимното количество информация, е:
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)
Скоростта на предаване на информация зависи от статистическите свойства на източника, метода за кодиране и свойствата на канала.
Дискретен капацитет на комуникационния канал
. (5)Максимална възможна стойност, т.е. Максималната функция търси на целия набор от функции за разпространение на вероятност P (х).
Члената лента зависи от техническите характеристики на канала (скоростта на оборудването, вида на модулацията, нивото на смущения и изкривяване и др.). Единици за измерване на честотната лента са: ,,,,
2.1 дискретен комуникационен канал без намеса
Ако няма смущения в комуникационния канал, входните и изходните сигнали на канала са свързани с една, функционална зависимост.
В този случай условният ентропия е нула, а безусловната ентропия на източника и приемника са равни, т.е. Средният размер на информацията в приетия символ е относително предавана равна
I (x, y) \u003d h (x) \u003d h (y); H (x / y) \u003d 0.
Ако X T. - брой знаци по време на времето T., след това скоростта на предаване на информация за дискретен комуникационен канал без смущения е равен на
(6)където В. = 1/ - средната скорост на прехвърляне на един символ.
Честотна лента за дискретен комуникационен канал без смущения
(7)Като Максималната ентропия съответства на съвенстващо символи, честотната лента за равномерно разпределение и статистическа независимост на предадените знаци е равна на:
. (8)Първата теорема за канала за канала: Ако потокът от информация, генериран от източника, е достатъчно близо до честотната лента на комуникационния канал, т.е.
винаги можете да намерите такъв метод за кодиране, който ще осигури прехвърлянето на всички изходни съобщения и скоростта на прехвърлянето на информация ще бъде много близо до честотната лента на канала.
Теоремата не отговаря на въпроса как кодиране.
Пример 1. Източникът произвежда 3 съобщения с вероятности:
пс. 1 = 0,1; пс. 2 \u003d 0.2 I.пс. 3 = 0,7.
Съобщенията са независими и предадени с единна двоичен код ( м. = 2 ) С продължителността на знаците, равни на 1 ms. Определете скоростта на предаване на информация през комуникационния канал без смущения.
Решение: Ентропията на източника е равна
[bit / s].
За да предавате 3 съобщения с единният код, е необходим два разряд, докато продължителността на кодовата комбинация е 2t.
Средна скорост на предаване на сигнала
В. =1/2 t. = 500 .
Скорост на предаване на информация
° С. = вх. = 500 × 1,16 \u003d 580 [bit / s].
2.2 Дискретен комуникационен канал с интерференция
Ще разгледаме дискретни комуникационни канали без памет.
Канал без памет Каналът се нарича, при който всеки предаван символ на сигнала, влиянието на смущенията, не зависи от това кои сигнали са били предавани преди това. Това означава, че смущенията не създават допълнителни корелативни връзки между знаците. Името "без памет" означава, че когато каналът се предава редовно, той няма да помни резултатите от предишни предавки.
