Галкин В.А., Григорьев Ю.А. - Телекоммуникации и сети, страница 10

Наоборот, низкое значениеотношения S/N свидетельствует о сигнале низкого качества.Помехоустойчивость линии определяет ее способность уменьшать уро­вень помех, создаваемых внешней средой, на внутренних проводниках. Поме­хоустойчивость линии зависит от типа используемой физической среды, а так­же от экранирующих и подавляющих помехи средств самой линии. Наименеепомехоустойчивыми являются радиолинии, хорошей устойчивостью обладают502.1. Понятие системы передачи данныхкабельные линии и отличной - волоконно-оптические линии, малочувствитель­ные ко внешнему электромагнитному излучению. Обычно для уменьшенияпомех, появляющихся из-за внешних электромагнитных полей, проводники эк­ранируют и/или скручивают.Перекрестные наводки NEXT (Near End Cross Talk) определяют помехоус­тойчивость кабеля к внутренним источникам помех, когда электромагнитноеполе сигнала, передаваемого выходом передатчика по одной паре проводни­ков, наводит на другую пару проводников сигнал помехи.

Если ко второй паребудет подключен приемник, то он может принять наведенную внутреннююпомеху за полезный сигнал. Показатель NEXT, вьфаженный в децибелах, равенNEXT=101gP*-'IP ,выхнав'где Р^^^^ - мощность выходного сигнала, Р^^^ - мощность наведенного сигнала.Показатель NEXT обычно используют применительно к кабелю, состояще­му из нескольких витых пар, так как в этом случае взаимные наводки однойпары на другую могут достигать значительных величин.Пропускная способность (throughput) линии характеризует максималь­но возможную скорость передачи данных по линии связи.

Пропускная способ­ность измеряется в битах в секунду - бит/с, а также в производных единицах:кбит/с, Мбит/с и т. д.Пропускная способность линии связи зависит не только от ее характерис­тик, таких как амплитудно-частотная характеристика, но и от того, какие сиг­налы передаются-аналоговые или цифровые. Если значимые гармоники сиг­нала (т.

е. те гармоники, амплитуды которых вносят основной вклад врезультирующий сигнал) попадают в полосу пропускания линии, то такой сиг­нал будет хорошо передаваться данной линией связи и приемник сможет пра­вильно распознать информацию, отправленную по линии передатчиком. Еслиже значимые гармоники выходят за границы полосы пропускания линии связи,то сигнал будет значительно искажаться, приемник будет ошибаться при рас­познавании информации, а значит, информация не сможет передаваться с за­данной пропускной способностью.Выбор способа представления дискретной информации в виде сигналов,подаваемых на линию связи, называется физическим или линейным кодирова­нием. От выбранного способа кодирования зависит спектр сигналов и, соот­ветственно, пропускная способность линии.

Таким образом, для одного способакодирования линия может характеризоваться одной пропускной способностью,а для другого - другой.Теория информации говорит, что любое различимое и непредсказуемое из­менение принимаемого сигнала несет в себе информацию. В соответствии сэтим прием синусоиды, у которой амплитуда, фаза и частота остаются неизмеьшыми, информации не несет, так как изменение сигнала хотя и происходит,но является хорошо предсказуемым.

Большинство способов кодирования ис­пользуют изменерше какого-либо параметра периодического сигнала: частоты,512. Основы телекоммуникацииамплитуды и фазы синусоиды или же знак потенциала последовательностиимпульсов. Периодический сигнал, параметры которого изменяются, называ­ют несущим сигналом, сигналом-переносчиком или несущей частотой, если вкачестве такого сигнала используется синусоида.Если сигнал изменяется так, что равновероятно можно различить толькодва состояния его информативного параметра, то в соответствии с оценкойР.

Хартли любое изменение сигнала, как отмечалось выше, будет соответ­ствовать наименьшей единице информации - биту. Если же сигнал может иметьболее двух различимых состояний, то любое его изменение будет нести не­сколько бит информации.Количество изменений информативного параметра несущего периодичес­кого сигнала в секунду измеряется в бодах (baud). Период времени междусоседними изменениями информативного параметра сигнала называется так­том работы передатчика или бодовым интервалом.Пропускная способность линии в бит/с в общем случае не совпадает с чис­лом бод.

Она может быть как выше, так и ниже числа бод, что зависит отспособа кодирования.Если сигнал имеет более двух различимых состояний, то пропускная спо­собность в бит/с будет выше, чем число бод. Например, если информативны­ми параметрами являются фаза и амплитуда синусоиды, причем различаются4 состояния фазы в О, 90, 180 и 270° и два значения амплитуды сигнала, тоинформационный сигнал может иметь 8 различимых состояний. В этом случаемодем, работающий со скоростью 2400 бод (с тактовой частотой 2400 Гц)передает информацию со скоростью 7200 6РГГ/С, так как при одном изменениисигнала передается 3 бита информации.При использовании сигналов с двумя различимыми состояниями может на­блюдаться обратная картина. Это часто происходит потому, что для надежно­го распознавания приемником пользовательской информации каждый бит в пос­ледовательности кодируется с помощью нескольких изменений информативногопараметра несущего сигнала.

Например, при кодировании единичного значениябита импульсом положительной полярности, а нулевого значения бита - им­пульсом отрицательной полярности, физР1ческий сигнал дважды изменяет своесостояние при передаче каждого бита. При таком кодировании пропускная спо­собность линии в два раза ниже, чем число бод, передаваемое по линии.На пропускную способность линии оказывает влияние не только физичес­кое, но и логическое кодирование. Логическое кодирование выполняется дофизического кодирования и подразумевает замену бит исходной информацииновой последовательностью бит, несущей ту же информацию, но обладающей,кроме этого, дополрштельными свойствами, например возможностью для при­емной стороны обнаруживать ошибки в принятых данных.

Сопровождение каж­дого байта исходной информации одним битом четности - это пример оченьчасто применяемого способа логического кодирования при передаче данных спомощью модемов. Другим примером логического кодирования может слу522.1. Понятие системы передачи данныхЖИТЬ шифрация данных, обеспечивающая их конфидешщальность при переда­че через общественные каналы связи. При логическом кодировании чаще всегоисходная последовательность бит заменяется более длинной последователь­ностью, поэтому пропускная способность канала по отношению к полезной ин­формации при этом уменьшается.Достоверность передачи данных характеризует вероятность искажения длякаждого передаваемого бита данных.

Иногда этот же показатель называютинтенсивностью битовых ошибок (BER - Bit Error Rate). Значение BER дляканалов связи без дополнительных средств защиты от ошибок (например, са­мокорректирующихся кодов или протоколов с повторной передачей искажен­ных кадров) составляет, как правило, \Q~^- 10"^ в оптоволоконных линиях связи- 10"^. Значеьше достоверности передачи данных, например, -Ю""* говорит отом, что в среднем из 10000 бит искажается значение одного бита.Искажения бит происходят как из-за наличия помех на линии, так и по при­чине искажений формы сигнала ограниченной полосой пропускания линии. По­этому для повышения достоверности передаваемых данных нужно повьппатьстепень помехозащищенности линии, снижать уровень перекрестных наводок вкабеле, а также использовать более широкополосные линии связи.Пропускная способность среды передачиЧем выше частота несущего периодического сигнала, тем больше инфор­мации в единицу времени передается по линии и тем выше пропускная способ­ность линии при фиксированном способе физического кодирования.

Однако, сдругой стороны, с увеличением частоты периодического несущего сигналаувеличивается и ширина спектра этого сигнала, т. е. разность между макси­мальной и минимальной частотами того набора синусоид, которые в суммедадут выбранную для физического кодирования последовательность сигналов.Линия связи передает этот спектр синусоид с теми искажениями, которые оп­ределяются ее полосой пропускания.

Чем больше несоответствие между по­лосой пропускания линии и шириной спектра передаваемых информационныхсигналов, тем больше сигналы искажаются и тем вероятнее ошибки в распоз­навании информации принимающей стороной, а значит, скорость передачи ин­формации на самом деле оказывается меньше, чем можно бьшо предполо­жить.Связь между полосой пропускания линии и ее максимально возможной про­пускной способностью, вне зависимости от принятого способа физическогокодирования, установили Шеннон и Хартли. Эта формула называется закономШеннона-Хартли:C = B\og^{\+SNP),(2.23)где С - максимальная пропускная способность линии, бит/с; В - ширина поло­сы пропускания линии, Гц; SNP - отношение мощностей сигнала и шума.532.

Основы телекоммуникацииИз формулы (2.23) видно, что хотя теоретического предела пропускной спо­собности линии с фиксированной полосой пропускания не существует, на прак­тике такой предел имеется. Действительно, повысить пропускную способностьлинии можно за счет увеличения мощности передатчика или же уменьшениямощности шума (помех) на линии связи. Обе эти составляющие поддаютсяизменению с большим трудом.