Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

Эффективность использования полосы пропускания можно существенно повысить, если единичный сигнал будет кодировать несколько бит.

Различие битовой скорости R бит/сек. и скорости модуляции D бит:

где D – скорость модуляции (сигнальная скорость)

R – битовая скорость (скорость передачи данных)

L – число разных уровней единичных сигналов

b – число бит на единичный сигнал

Билет № 9.

Теоретические основы передачи данных (ограничения на пропускную способность передачи сигналов, взаимосвязь пропускной способности канала и ширины его полосы пропускания). Передача аналоговых данных аналоговыми сигналами.

Аналоговая модуляция цифровых данных возникает там, где нет цифровых каналов. Цифровое кодирование аналоговых данных возникает тогда, когда есть цифровые каналы. Где возникает потребность передавать аналоговые данные с помощью аналоговых сигналов?

Прежде всего, такая потребность возникает при использовании радиоканалов. Если передавать аудиоинформацию в голосовом диапазоне (300 – 3000 Гц), то потребуется антенна диаметром в несколько километров. Модуляция, т.е. объединение исходного сигнала m(t) и несущей частоты ƒ_c, позволяет нужным образом изменять параметры исходного сигнала и тем самым упростить решение ряда технических проблем. Кроме этого, модуляция позволяет использовать методы мультиплексирования или уплотнения.

Три способа модуляции для передачи аналоговых данных в аналоговой форме: амплитудная модуляция, частотная и фазовая.

При амплитудной модуляции форма результирующего сигнала определяется формулой:

,

где ƒ_c - частота несущей, n_a– индекс модуляции, который определяют как отношение амплитуды исходного сигнала к амплитуде несущего сигнала.

Форма результирующего сигнала при частотной модуляции определяется следующим выражением:

,

где n_f - индекс частотной модуляции, m(t)=1+n_a x(t).

Сигнал, получаемый фазовой модуляцией, определяет соотношение:

,

где n_p – индекс фазовой модуляции.

Все эти три вида модуляции порождают сигнал S(t), спектр которого симметричен относительно ƒ_c.

Широко распространенным случаем аналоговой модуляции является метод квадратичной амплитудной модуляции - QAM (Quadrature Amplitude Modulation). Именно этот метод используется в асимметричных цифровых линиях – ADSL. Метод QAM – это комбинация амплитудной и фазовой модуляций. Идея этого метода состоит в том, что можно по одной и той же линии послать одновременно два разных сигнала с одинаковой несущей частотой, но сдвинутых по фазе друг относительно друга на 90°. Каждый сигнал генерируется методом амплитудной модуляции.

Билет № 10.

Физические среды передачи данных.

Раздел 2.3. Среды передачи

Назначение физического уровня - передавать данные в виде потока бит от одной машины к другой. Для передачи можно использовать разные физические среды. Каждую из них характеризуют следующими параметрами:

• полоса пропускания

• пропускная способность

• задержка

• стоимость

• простота прокладки

• сложность в обслуживании

Кроме вышеперечисленных, есть и другие, например:

• достоверность передачи

• затухание

• помехоустойчивость

• и т.д.

2.3.1. Магнитные носители

Магнитная 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 особенно там, где высокая пропускная способность и низкая стоимость передачи в расчете на один бит – ключевые факторы.

2.3.2. Витая пара

Хотя вагон с магнитной лентой - это очень дешевый способ передачи, но задержка при передаче очень большая: в лучшем случае часы, обычно сутки. Для многих приложений нужен оперативный обмен информацией. Самой старой и все еще используемой средой передачи со времен появления телефона является витая пара. Витая пара состоит из двух медных изолированных проводов, один из которых обвит вокруг другого. Этот второй, вьющийся провод предназначен для устранения взаимного влияния между соседними витыми парами.

Витая пара широко используется в телефонии. Между абонентами и АТС линии из витой пары могут иметь протяженность до нескольких километров без промежуточного усиления. Например, в России в городских условиях средняя длина абонентской линии равна 1,5 км. Витые пары объединяются в многопарные кабели.

Витая пара может быть использована для передачи как цифровых, так и аналоговых сигналов. Ее пропускная способность зависит от толщины используемых проводов и расстояния. Скорость в несколько мегабит в секунду вполне достижима с помощью соответствующих методов передачи. На коротких расстояниях (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 3 содержит 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 более высоких скоростей, и имеет полосу пропускания 100 МГц. В таблице 2-15 в первых 4-х столбцах приведены характеристики затухания сигнала для витой пары категорий 3 и 5, а также для экранированной витой пары 150 ом.

Таблица 2-15. Характеристики затухания для разных видов витой пары

2.3.3. Коаксиальные кабели

Как и у витой пары, у коаксиального кабеля есть два проводника. Однако устроены они иначе, что позволяет существенно увеличить полосу пропускания. На рисунке 2-16 показано устройство коаксиала. Центральный проводник представляет собой толстый медный провод, окруженный изолятором. Эта конструкция помещается внутри второго цилиндрического проводника, который обычно представляет собой 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 витую пару. Однако у коаксиала полоса пропускания шире и характеристики по затуханию сигнала (см. рисунок 2-17) лучше, чем у витой пары. Из этого рисунка видно, что коаксиальные кабели работают на частотах от 1 МГц до 500 МГц. Поэтому эти кабели применяют на больших расстояниях и по ним могут передаваться одновременно несколько потоков данных от разных компьютеров.

Рисунок 2-16. Устройство коаксиального кабеля

Такие 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 телефонными станциями, построение ЛВС

• подключение компьютерных периферийных устройств на небольших расстояниях

Рисунок 2-17. Характеристики затухания сигнала для разных видов кабелей

Коаксиальные кабели используют для передачи как аналоговых, так и цифровых сигналов. Как видно из рисунка 2-15, коаксиальные кабели превосходят по своим характеристикам витую пару. У них шире полоса пропускания, а следовательно, выше скорость передачи данных. Основными ограничителями скорости и расстояния при передаче без усиления являются в этих кабелях затухание сигнала, тепловой шум и интермодуляционный шум. Последний вид шума возникает, когда всю полосу пропускания кабеля разбивают 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 и широкополосный с волновым сопротивлением 75 Ом.

Узкополосный кабель позволяет достигать скорости в несколько Гбит/сек при длине в 1-2 км и высокой помехозащищенности. При большем расстоянии нужны промежуточные усилители. Эти кабели широко использовались между АТС. Они позволяют передавать более 10000 разговоров одновременно. В настоящее время они заменяются оптоволоконными линиями.

Существенное различие между узкополосным кабелем и широкополосным в том, что широкополосный кабель применяется для передачи аналоговых сигналов на больших расстояниях и, следовательно, требует промежуточных аналоговых усилителей. Эти промежуточные усилители пропускают сигналы только в одном направлении. Поэтому машина, получившая поток битов, не может использовать для ответа тот же путь, по которому поток битов к ней пришел. Для решения этой проблемы есть два вида систем: двухкабельные и однокабельные системы. (См. рисунок 2-18).

Рисунок 2-18. Двухкабельные и однокабельные системы

В двухкабельных системах (рисунок 2-18 (а)) прокладывается сразу два кабеля: один кабель используется для входящего потока, а второй для исходящего. Компьютер соединен этими кабелями со специальной головной станцией, которая перебрасывает трафик с одного кабеля на другой, идущий в нужном направлении. В однокабельных системах полоса частот разделяется между входящим и исходящим трафиками. 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 используется для передачи данных от компьютера к головной станции, которая сдвигает их в сторону высоких частот и передает на другие компьютеры.

Коаксиальные кабели активно используют в системах кабельного телевидения. Кабельное телевидение, которое охватывает во многих странах до 90% всех домов (США, Голландия) становится претендентом на роль городской вычислительной сети (MAN). Системы кабельного телевидения используют также для телефонных разговоров и передачи данных. В настоящее время в этой области идет жесткая конкурентная борьба между телефонными компаниями и компаниями кабельного телевидения.

2.3.4. Оптоволокно

Волоконнооптические линии - одно из наиболее интенсивно развиваемых направлений средств связи. Если сравнить темпы развития трех основных движущих сил средств передачи и обработки данных: микропроцессорную технику, средства телекоммуникаций и инженерию программного обеспечения, то мы увидим, что микропроцессоры удваивают свою производительность каждые 18 месяцев, пропускная способность каналов связи вырастает на 75% в год. По прогнозам специалистов, к 2011 году кремниевая технология исчерпает свои потенциальные возможности по дальнейшему увеличению производительности. На горизонте развития оптоволоконных линий связи, которые уже сейчас имеют пропускную способность в 50000 Гбит/сек., пока подобных проблем не видно. Поэтому можно сказать, что эту гонку скоростей пока выигрывают линии связи. И главную роль здесь, конечно, играют волоконнооптические кабели.

Для использования оптической связи нужен источник света, светопроводящая среда и детектор, преобразующий световой поток в электрический. На одном конце волоконнооптической линии находится передатчик - источник света, световой импульс от этого источника проходит по светопроводящему волокну и попадает на детектор, который расположен на другом конце этой линии и преобразует этот импульс в электрический.

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)