Полный курс лекций 2009-го года (1130357), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Именно этот метод используется васимметричных цифровых линиях – ADSL (подробнее об этом в разделе 2.5.4). Метод QAM – этокомбинация амплитудной и фазовой модуляций. Идея этого метода состоит в том, что можно по одной итой же линии послать одновременно два разных сигнала с одинаковой несущей частотой, но сдвинутых пофазе друг относительно друга на 90°. Каждый сигнал генерируется методом амплитудной модуляции.2.2.5.
РезюмеИтак, как аналоговые, так и цифровые данные могут кодироваться как аналоговым, так и цифровымсигналом. Конкретный выбор зависит от специфики конкретного приложения и имеющихся техническихсредств преобразования и передачи.Передача цифровых данных с помощью цифровых сигналов в простейшем случае осуществляется засчет сопоставления двоичной 1 потенциала определенного уровня, а двоичному 0 – другого уровня. Болееизощренные способы кодировки позволяют повысить эффективность передачи за счет изменения спектрасигнала и самосинхронизации приемника и передатчика.Передача цифровых данных с помощью аналоговых сигналов используется при наличии аналоговыхканалов для передачи данных. Основными методами являются амплитудная, частотная и фазоваямодуляция.
С целью увеличения битовой скорости применяют комбинации этих методов.Аналоговые данные, такие как аудио или видео, кодируются цифровым сигналом для передачи поцифровым каналам, эти каналы обладают рядом преимуществ по сравнению с аналоговыми. Наиболеераспространенными методами являются методы импульсно-кодовой модуляции и дельта-модуляции.Аналоговые данные передают с помощью аналоговых сигналов, изменяя полосу частот так, чтобыможно было воспользоваться имеющейся средой передачи данных.
Основными методами здесь являютсяметоды частотной, амплитудной и фазовой модуляции, а также их комбинации, например, квадратичнаяамплитудная модуляция.2.3. Среды передачиНазначение физического уровня - передавать данные в виде потока бит от одной машины к другой.Для передачи можно использовать разные физические среды. Каждую из них характеризуют следующимипараметрами:§полоса пропускания§пропускная способность§задержка§стоимость§простота прокладки§сложность в обслуживанииКроме вышеперечисленных, есть и другие, например:§достоверность передачи§затухание§помехоустойчивость§и т.д.2.3.1.
Магнитные носителиМагнитная лента или магнитный диск в сочетании с обычным транспортным средством (автомашина,железная дорога и т.п.) могут быть прекрасной физической средой передачи данных. Это так особеннотам, где высокая пропускная способность и низкая стоимость передачи в расчете на один бит – ключевыефакторы.Например, обычная видеолента формата VHS может хранить до 7 ГБ. В коробке 50х50х50 см. можетпоместиться до 1000 лент, т.е. 7000 ГБ, или 7 ТБ (терабайт). В любой город на территории России этакоробка может быть доставлена за 24 часа. Следовательно, пропускная способность этого канала равна(7000 х 8)/86400, или 648 Мбит/сек. Это превосходит пропускную способность такой скоростнойтехнологии, как АТМ (622 Мбит/сек.).
Стоимость: цена кассеты примерно $3, покупая оптом, можно купитьдоллара за 2, включая доставку. Таким образом, стоимость доставки 1 ГБ будет составлять 2000/7000, илипримерно 30 центов. Вряд ли мы найдем более дешевый способ. Следует также учесть надежностьпередачи. Никаких искажений, ошибок и т.п. Однако задержка сигнала в канале не менее 24 часов!2.3.2. Витая параХотя вагон с магнитной лентой - это очень дешевый способ передачи, но задержка при передачеочень большая: в лучшем случае часы, обычно сутки.
Для многих приложений нужен оперативный обменинформацией. Самой старой и все еще используемой средой передачи со времен появления телефонаявляется витая пара. Витая пара состоит из двух медных изолированных проводов, один из которых обвитвокруг другого. Этот второй, вьющийся провод предназначен для устранения взаимного влияния междусоседними витыми парами.Витая пара широко используется в телефонии.
Между абонентами и АТС линии из витой пары могутиметь протяженность до нескольких километров без промежуточного усиления. Например, в России вгородских условиях средняя длина абонентской линии равна 1,5 км. Витые пары объединяются вмногопарные кабели.Витая пара может быть использована для передачи как цифровых, так и аналоговых сигналов.
Еепропускная способность зависит от толщины используемых проводов и расстояния. Скорость в несколькомегабит в секунду вполне достижима с помощью соответствующих методов передачи. На короткихрасстояниях (до сотни метров) может быть достигнута скорость до 1 Гбит/сек., на больших расстояниях(несколько километров) - не превышает 4 Мбит/сек. Учитывая это, а также низкую стоимость витой пары,она широко используется при создании ЛВС и, скорее всего, будет продолжать использоваться.Наиболее часто используемыми являются кабели категории 3 и категории 5.
Кабель категории 3содержит по четыре витые пары с невысокой плотностью навивки и имеет полосу пропускания до 16 МГц.Кабель категории 5 имеет тоже четыре пары, но с более плотной навивкой, что позволяет достичь болеевысоких скоростей, и имеет полосу пропускания 100 МГц. В таблице 2-15 в первых 4-х столбцахприведены характеристики затухания сигнала для витой пары категорий 3 и 5, а также дляэкранированной витой пары 150 ом.Таблица 2-15. Характеристики затухания для разных видов витой парыЗатухание (дБ на каждые 100 м)Частота(МГц)Категория 3Категория 5Помехи вследствие интерференции проводов(дБ)Экранированная,150 омКатегория 3Категория 5Экранированная,150 ом12,62,01,141625845,64,12,23253581613,18,24,4234450,425-10,46,2-4147,5100-22,012,3-3238,5300--21,4--31,32.3.3.
Коаксиальные кабелиКак и у витой пары, у коаксиального кабеля есть два проводника. Однако устроены они иначе, чтопозволяет существенно увеличить полосу пропускания. На рисунке 2-16 показано устройство коаксиала.Центральный проводник представляет собой толстый медный провод, окруженный изолятором. Этаконструкция помещается внутри второго цилиндрического проводника, который обычно представляетсобой плетеную плотную металлическую сетку. Все это закрывается плотным защитным слоем пластика.Обычно толщина коаксиала от 1 до 2,5 см, поэтому монтировать и прокладывать его сложнее, чем витуюпару. Однако у коаксиала полоса пропускания шире и характеристики по затуханию сигнала (см.
рисунок2-17) лучше, чем у витой пары. Из этого рисунка видно, что коаксиальные кабели работают на частотах от1 МГц до 500 МГц. Поэтому эти кабели применяют на больших расстояниях и по ним могут передаватьсяодновременно несколько потоков данных от разных компьютеров.Рисунок 2-16. Устройство коаксиального кабеляТакие кабели находят самое широкое применение. Наиболее популярные из них:§передача телевизионных сигналов, включая системы кабельного телевидения§передача нескольких телефонных разговоров одновременно на большие расстояния между телефоннымистанциями, построение ЛВС§подключение компьютерных периферийных устройств на небольших расстоянияхРисунок 2-17.
Характеристики затухания сигнала для разных видовкабелейКоаксиальные кабели используют для передачи как аналоговых, так и цифровых сигналов. Каквидно из рисунка 2-15, коаксиальные кабели превосходят по своим характеристикам витую пару. У нихшире полоса пропускания, а следовательно, выше скорость передачи данных. Основными ограничителямискорости и расстояния при передаче без усиления являются в этих кабелях затухание сигнала, тепловойшум и интермодуляционный шум. Последний вид шума возникает, когда всю полосу пропускания кабеляразбивают на более узкие полосы и каждую такую полосу используют как отдельный канал.Интермодуляционный шум возникает на границах таких каналов.Есть два основных вида коаксиальных кабелей: узкополосный с волновым сопротивлением 50 Ом иширокополосный с волновым сопротивлением 75 Ом.Узкополосный кабель позволяет достигать скорости в несколько Гбит/сек при длине в 1-2 км ивысокой помехозащищенности.
При большем расстоянии нужны промежуточные усилители. Эти кабелишироко использовались между АТС. Они позволяют передавать более 10000 разговоров одновременно. Внастоящее время они заменяются оптоволоконными линиями.Существенное различие между узкополосным кабелем и широкополосным в том, чтоширокополосный кабель применяется для передачи аналоговых сигналов на больших расстояниях и,следовательно, требует промежуточных аналоговых усилителей. Эти промежуточные усилителипропускают сигналы только в одном направлении. Поэтому машина, получившая поток битов, не можетиспользовать для ответа тот же путь, по которому поток битов к ней пришел.
Для решения этой проблемыесть два вида систем: двухкабельные и однокабельные системы. (См. рисунок 2-18).Рисунок 2-18. Двухкабельные и однокабельные системыВ двухкабельных системах (рисунок 2-18 (а)) прокладывается сразу два кабеля: один кабельиспользуется для входящего потока, а второй для исходящего. Компьютер соединен этими кабелями соспециальной головной станцией, которая перебрасывает трафик с одного кабеля на другой, идущий внужном направлении. В однокабельных системах полоса частот разделяется между входящим и исходящимтрафиками. Например, полоса от 5 до 30 МГц служит для входного трафика, а полоса от 40 до 300 МГц –для выходного.
Эта граница в каждой стране устанавливается своя. Низкая полоса частот используетсядля передачи данных от компьютера к головной станции, которая сдвигает их в сторону высоких частот ипередает на другие компьютеры.Коаксиальные кабели активно используют в системах кабельного телевидения. Кабельноетелевидение, которое охватывает во многих странах до 90% всех домов (США, Голландия) становитсяпретендентом на роль городской вычислительной сети (MAN). Системы кабельного телевиденияиспользуют также для телефонных разговоров и передачи данных. В настоящее время в этой области идетжесткая конкурентная борьба между телефонными компаниями и компаниями кабельного телевидения.2.3.4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
