Галкин В.А., Григорьев Ю.А. - Телекоммуникации и сети (1053870), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Приемникосуществляет восстановление переданного источником информащ1И сообщения по принятому сигналу. Данная операция возможна, если известно правилопреобразования сообщения в сигнал. На основании этого правила вырабатывается правило обратного преобразования сигнала в сообщение (демодулящы,декодирование). Это правило позволяет в конечном счете выбрать приемнойстороне сообщение из известного множества возможных сообщений, в идеальном случае полностью совпадающее с переданным сообщением.Однако это бывает не всегда, вследствие искажения принятого сигнала возможна ошибка при восстановлении сообщения.Получатель в системах передачи информации - это либо непосредственночеловек, либо технические средства, связанные с человеком.352.
Основы телекоммуникацииТипы линий связиФизическая среда передачи данных может представлять собой кабель,т. е. набор проводов, изоляционных и защитных оболочек и соединительныхразъемов, а также земную атмосферу или космическое пространство, черезкоторые распространяются электромагнитные волны.В зависимости от среды передачи данных различают следуюыще линии связи:• проводные (воздушные);• кабельные (медные и волоконно-оптические);• радиоканалы наземной и спутниковой связи;• инфракрасные лучи.Проводные (воздушные) линии связи представляют собой провода безкаких-либо изолирующих или экранирующих оплеток, проложенные между столбами и висящие в воздухе.
По таким линиям связи традиционно передают телефонные или телеграфные сигналы, но при отсутствии других возможностейэти линии используют и для передачи компьютерных данных. Скоростные качества и помехозащищенность этих линий оставляют желать лучшего. Сегодня проводные линии связи быстро вытесняются кабельными.Кабельные линии представляют собой достаточно сложную конструкцию.Кабель состоит из проводников, заключенных в несколько слоев изоляции: электрической, электромагнитной, механической, а также, возможно, климатической. Кроме того, кабель может быть оснащен разъемами, позволяющими быстро вьшолнять присоединение к нему различного оборудования.
В системахтелекоммуникации и компьютерных сетях применяют три основных типа кабеля: кабели на основе скрученных пар медных проводов, коаксиальные кабели смедной жилой, волоконно-оптические кабели.Скрученная пара проводов называется витой парой (twisted pair). Витаяпара изготовляется в двух вариантах: в экранированном (STP - SMel-ded TwistedPair) - когда пара медных проводов обертьгоается в изоляционный экран, инеэкранированном (UTP - UnsMelded Twisted Pair) - когда изоляционная обертка каждой пары отсутствует.
Скручивание проводов снижает влияние внешних помех на полезные сигналы, передаваемые по кабелю. Коаксиальныйкабель (coaxial) имеет несимметричную конструкцию и состоит из внутренней медной жилы и оплетки, отделенной от жилы слоем изоляции. Существуетнесколько типов коаксиального кабеля, отличающихся характеристиками и областями применения - для локальных сетей, для глобальных сетей, для кабельного телевидения и т. п. Волоконно-оптический кабель (optical fiber)состоит из тонких (5...60 микрон) волокон, по которым распространяются световые сигналы. Это наиболее качественный тип кабеля, он обеспечивает передачу данных с очень высокой скоростью (до 10 Гбит/с и вьппе) и к тому желучше других типов передающей среды обеспечивает защиту данных от внешних помех.362,1.
Понятие системы передачи данныхРадиоканалы наземной и спутниковой связи образуются с помощью передатчика и приемника радиоволн. Существует много типов радиоканалов, отличающихся как используемым частотным диапазоном, так и дальностью связи. Диапазоны коротких, средних и длинных волн (KB, СВ и ДВ), называемыетакже диапазонами амплитудной модулящ1и (AM - Amplitude Modulation) потипу используемого в них метода модуляции сигнала, обеспечивают дальнююсвязь, но при невысокой скорости передачи данных.
Более скоростными являются каналы, работающие на диапазонах ультракоротких волн (УКВ), для которых характерна частотная модуляция (FM - Frequency Modulation), а такжена диапазонах сверхвысоких частот (СВЧ или microwaves). В диапазоне СВЧ(свыше 4 ГГц) сигналы уже не отражаются ионосферой Земли, и для устойчивой связи необходимо наличие прямой видимости между передатчиком и приемником. Поэтому такие частоты используют либо спутниковые каналы, либорадиорелейные каналы, где это условие выполняется.Инфракрасное излучение. Инфракрасные беспроводные сети используют для передачи данных инфракрасные лучи. В подобных системах необходимо генерировать очень сильный сигнал, так как в противном случае значительное влияние будут оказывать другие источники.Сети на рассеянном инфракрасном излучении.
При этой технологиисигналы, отражаясь от стен и потолка, в конце концов достигают приемника.Эффективная область ограничивается примерно 30 м. Скорость передачи невелика (так как все сигналы отраженные).Сети на отраженном инфракрасном излучении. В таких сетях оптические трансиверы, расположенные рядом с компьютером, передают сигналыв определенное место, из которого они транслируются соответствующему компьютеру.Широкополосные оптические сети.
Эти инфракрасные беспроводныесети предоставляют широкополосные услуги магистрали, соответствуют жестким требованиям мультимедийной среды и практически не уступают кабельным сетям. Хотя скорость и удобство использования инфракрасных сетей оченьпррггягательны, возникают трудности при передаче сигналов на расстояние более10 м.
К тому же такие сети подвержены помехам со стороны сильных источников света, которые есть в большинстве помещений.В компьютерных сетях в настоящее время применяют практически все описанные типы физических сред передачи данных, но наиболее перспективнымиявляются волоконно-оптические. На них сегодня строят как магистрали крупных территориальных сетей, так и высокоскоростные линии связи локальныхсетей. Популярной средой является также витая пара, которая характеризуется отличным соотношением качества к стоимости и простотой монтажа.
Спомощью витой пары обычно подключают конечных абонентов сетей на расстояниях до 100 м от концентратора. Спутниковые каналы и радиосвязь используют чаще всего в случаях, когда кабельные связи применить нельзя - например, при прохождении канала через малонаселенную местность илиже для связи с мобильным пользователем сети.372. Основы телекоммуникацииМатематические модели сигналовДля передачи информации в качестве сигналов используют различные физические процессы или объекты, характеризующиеся большим числом параметров. Однако не все параметры этих процессов существенны с точки зренияпередачи информации. Поэтому часто применяют приближенное представление физического процесса, используемого для передачи информации -л^од^льсигнала.Различают следующие параметры сигнала: структурные, идентифицирующие, информативные.Структурные параметры определяют число степеней свободы сигнала.Идентифицирующие параметры служат для выделения полезного сигналасреди других сигналов, не предназначенных для данного адресата.
Информативные используют для кодирования передаваемой информации.Пример. Пусть математическое описание сигнала задано вьфажением:S=Xsm{2nft + ф)(2.1)и возможные сообщения, выбираемые из множества С источником, преобразуются в передатчике в различные значения амплитуды Х синусоидального колебания.В этом случае амгоппуца сигнала ^является информативным параметром сигнала. По частоте/сигнала S обычно его выделяют среди других сигналов того же класса с другими значениямичастоты. Таким образом, параметр/можно отнести к идентифицирующим параметрам.
Числостепеней свободы по информативному параметру сигнала S в общем случае зависит от времени - параметра /, поэтому t следует рассматривать как структурный параметр сигнала.В случае, если информативный параметр Хне зависит от структурного параметра /, то выбранное значение амплитуды остается неизменным на всем протяжении сигнала, т.е. каждое возможное сообщение сопоставляется с гармоническим колебанием бесконечной длительности иопределенной амплитуды. Таким образом, в этом случае сигнал S по информативному параметру X имеет всего лишь одну степень свободы.ЕслиХзависиг от параметра t в вьфажении S(t) = X(t) sin (2ii/? + ф), то сигнал S(t) в принципеимеет бесконечное число степеней свободы.В качестве информативных можно использовать различные параметры, например/или ф ,причем /может быть одновременно и информативным, и идентифицирующим параметром.По информативным параметрам различают сигналы дискретные и непрерывные.
Если множество возможных значений информативного параметрасигнала конечно или счетно, то сигнал называется дискретным по данномупараметру. Если информативный параметр сигнала принимает континиум значений, то сигнал назьюается непрерывным по данному параметру.Если информативный параметр не один, то сигнал может бьпъ дискретнымпо одному параметру и непрерывным по другому. Поэтому часто бывает удобно пользоваться понятием «состояние сигнала», которое определяется тем,какие конкретные значения примут к информативных параметров по каждойстепени свободы.382.7. Понятие системы передачи данныхЧисло ВОЗМОЖНЫХ состояний сигналаN = {m^m^,.,m..„m^\(2.2)где т. - число возможных значений /-го параметра сигнала; п - число степеней свободы сигнала.Из выражения (2.2) ясно, что если число степеней свободы сигнала или, покрайней мере, один из сомножителей бесконечно большой, то и число состояний сигнала также будет бесконечно большим.
Так как в передатчике происходит изменение значений информативных параметров сигнала и, следовательно,изменение состояния сигнала в соответствии с передаваемым сообщением, тоинформация, переносимая сигналом, заключается именно в его состоянии.Таким образом для любой модели сигнала (дискретные значения или непрерывные процессы) сущность процесса передачи информации не меняется исостоит в следующем:• в передатчике сообщения трансформируются в состояние сигнала;• сигнал в канале искажается помехой, и состояние сигнала непредсказуемоизменяется;• в приемнике по измененному состоянию сигнала принимается решениеотносительно переданного сообщения.Отсюда ясно, что при восстановлении сообщения возможны ошибки, и очевидно, что вероятность возникновения ошибок будет тем меньше, чем существенней в некотором смысле различаются между собой состояния сигнала,кодирующие различш>1е сообщения.
Следовательно, для того чтобы с помощью математической модели сигнала исследовать помехоустойчивость, в нейдолжна быть определена степень различия между возможными состояниямисигнала. Одним из приемов, позволяющим делать это, является представлениевозможных состояний сигнала в виде точек в некотором абстрактном пространстве, в котором тем или иным способом определено расстояние между любыми двумя точками, т. е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
