Олифер В.Г., Олифер Н.А. - Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы (4-ое изд.) - 2010 - обработка (953099), страница 62
Текст из файла (страница 62)
Периодический сигнал, параметры которого поднергаются изменениям, называют несущим сигналом, а его частоту, если сигнал синусоидальный,— ХаРактеристики линий связи несущей частотой. Процесс изменения параметров несущего сигнала в соответствии с передаваемой информацией называется модуляцией. Если сигнал изменяется так, что можно различить только два его состояния, то любое его изменение будет соответствовать наименьшей единице информации — биту. Если же сигнал может иметь более двух различимых состояний, то любое его изменение будет нести иепапько ба|нов информации. Передача дискретной информации в телекоммуникационных сетях осуществляется тактяроэаио, то есть изменение сигнала происходит через фиксированный интервал времени, нюываемый тактом. Приемник информации считает, что в начале каждого такта на его вход поступает новая информация.
При этом независимо от того, повторяет ли сигнал состояние предыдущего такта или же он имеет состояние, отличное от предыдущего, приемник получает новую информацию от передатчика. Например, если такт равен 0,3 с, а сигнал имеет два состояния и 1 кодируется потенциалом 5 вольт, то присутствие на входе приемника сигнала величиной 5 вольт в течение 3 секунд означает получение информации, представленной двоичным числом 1111111111.
Количество изменений информационного параметра несущего периодического сигнала в секунду измеряется в бодах. 1 бод равен одному изменению информационного параие|ра в секунлу. Например, если такт передачи информации равен 0,1 секунды, то сигнал изиеняется со скоростью 10 бод. Таким образом, скорость в бодах целиком определяется величиной такта. Информационная скорость измеряется в битах в секунду и в общем случае нв совпадает со скоростью в балах.
Она может быть как выше, так и ниже скорости изменения инфорихпиояного параметра, измеряемого в бодах. Это соотношение зависит от числа состояний сигнала. Например, если сигнал имеет более двух различимых состояний, то при равных тахтах н соответствующем методе кодирования информационная скорость в битах в секунду покет быть выше, чем скорость изменения информационного сигнала в бодах. Пусть информационными параметрами являются фаза и амплитуда синусоиды, причем рпличэются 4 состояния фазы в О, 90, 180 и 270' и два значения амплитуды сигнала — тогда информационный сигнал может иметь 8 различимых состояний. Это означает, что любое состояние этого сигнала несет информацию в 3 бит. В этом случае модем, работающий со скоростью 2400 бод (меняющий информационный сигнал 2400 раз в секунду), передает информацию со скоростью 7200 бит/с, так как при одном изменении сигнала передается 36ита информации.
Еглв сигнал имеет два состояния (то есть несет информацию в 1 бит), то информационная скорость обычно совпадает с количеством бодов. Однако может наблюдаться и обратная каргина, когда информационная скорость оказывается ниже скорости изменения инфориационного сигнала в бодах. Это происходит в тех случаях, когда для надежного расп|пааэання приемником пользовательской информации каждый бит в последовательности хохяруется несколькими изменениями информационного параметра несущего сигнала. Например, прн кодировании единичного значения бита импульсом положительной похаряости, а нулевого зйачения бита импульсом отрицательной полярности физический |ягнах дважды изменяет свое состояние при передаче каждого бита.
При таком кодирования скорость линии в битах в секунду в два раза ниже, чем в бодах. Че| выше частота несущего периодического сигнала, тем выше может быть частота модуляции и тем выше может быть пропускная способность линии связи. 24Е Глава 8. Линии связи Однако с увеличением частоты периодического несущего сигнала увеличивается и ширина спектра этого сигнала. Линия передает этот спектр синусоид с теми искажениями, которые определяются ее полосой пропускания.
Чем больше несоответствие между полосой пропускания линии и шириной спектра передаваемых информационных сигналов, тем больше сигналы искажаются и тем вероятнее ошибки в распознавании информации принимающей стороной, а значит, возможная скорость передачи информации оказывается меньше. Соотношение полосы пропускания и пропускной способности Связь между полосой пропускания линии и ее пропускной способностью вне зависимости от принятого способа физического кодирования установил Клод Шеннон: С- Р!ойз (1+ Р,/Ри).
Здесь С вЂ” пропускная способность линии в битах в секунду, Р— ширина полосы пропускания линии в герцах, Р, — мощность сигнала, Є— мощность шума. Из этого соотношения следует, что теоретического предела пропускной способности линии с фиксированной полосой пропускания не существует. Однако на практике такой предел имеется. Действительно, повысить пропускную способность линии можно за счет увеличения мощности передатчика или же уменьшения мощности шума (помех) в линии связи.
Обе эти составляющие поддаются изменению с большим трудом. Повышение мощности передатчика ведет к значительному увеличению его габаритов и стоимости. Снижение уровня шума требует применения специальных кабелей с хорошими защитными экранами, что весьма дорого, а также снижения шума в передатчике и промежуточной аппаратуре, чего достичь весьма не просто. К тому же влияние мощностей полезного сигнала и шума на пропускную способность ограничено логарифмической зависимостью, которая растет далеко не так быстро, как прямо-пропорциональная. Так, при достаточно типичном исходном отношении мощности сигнала к мощности шума в 100 раз повышение мощности передатчика в 2 раза даст только 15 Ж увеличения пропускной способности линии.
Близким по сути к формуле Шеннона является другое соотношение, полученное Найкзиапам, которое также определяет максимально возможную пропускную способность линии связи, но без учета шума в линии: С - 2Р1ойз М. Здесь М вЂ” количество различимых состояний информационного параметра. Если сигнал имеет два различимых состояния, то пропускная способность равна удвоенному значению ширины полосы пропускания линии связи (рис. 8.15, в). Если же в передатчике используется более двух устойчивых состояний сигнала для кодирования данных, то пропускная способность линии повышается, так как за один такт работы передатчик передает несколько битов исходных данных, например 2 бита при наличии четырех различимых состояний сигнала (рис. 8.15, б).
Хотя в формуле Найквиста наличие шума в явном виде не учитывается, косвенно его влияние отражается в выборе количества состояний информационного сигнала Для повышения 247 Типы кабелей пропускной способности линии связи следовало бы увеличивать количество состояний, но ла практике этому препятствует шум на линии.
Например, пропускную способность линии, сигнал которой показан на рис. 8.15, б, можно увеличить еще в два раза, применив для кодирования данных не 4, а 16 уровней. Однако если амплитуда шума время от вреиени превышает разницу между соседними уровнями, то приемник не сможет устойчиво распознавать передаваемые данные. Поэтому количество возможных состояний сигнала фактически ограничивается соотношением мощности сигнала и шума, а формула Найквиста определяет предельную скорость передачи данных в том случае, когда количество состояний уже выбрано с учетом возможностей устойчивого распознавания приемником.
э О 11 10 б О1 00 Рис. й. ! В. Повышение скорости передачи за счет дополнительных состояний сигнала Типы кабелей Сегодня как для внутренней (кабели зданий), так и для внешней проводки чаще всего применяются три класса проводных линий связи: 0 витая пара; 0 коаксиальные кабели; С) волоконно-оптические кабели. Экранированная и неэкранированная витая пара Витой парой называется скрученная пара проводов.
Этот вид среды передачи данных очень популярен и составляет основу большого количества как внутренних, так и внешних шбелей. Кабель может состоять из нескольких скрученных пар (внешние кабели иногда содержат до нескольких десятков таких пар). Скручивание проводов снижает влияние внешних и взаимных помех на полезные сигналы, передаваемые по кабебю. Основные особенности конструкции кабелей схематично показаны на рис.
8.16. Кабели на основе витой пары являются сиэкиеглричныии, то есть они состоят из двух одинаковых в конструктивном отношении проводников. Симметричный кабель на основе витой пары может быть как экранированным, так и неэкранированным. Глава б. Линии связи Полнхлорвнннпоеая оболочка Медные провода Полнхлоранннлоеая оболочка Медные провода ц Экран Экранированная алтая пара Неэкранированная алтая пара Внешняя защитная оболочка Пластиковое покрытие Изоляция Сердечник Внутренний проводник Стеклянная оболочка Экран/внешний проводник Волоконно-оптический кабель Коакснальный кабель Рис. В.1б. Устройство кабелей Нужно отличать электрическую изоляцию проводяших жил, которая имеется в любом кабеле, от электромагнитной изоляции.
Первая состоит из непроводящего диэлектрического слоя — бумаги или полимера, например поливинилхлорида или полистирола. Во втором случае помимо электрической изоляции проводящие жилы помещаются также внутрь электромагнитного экрана, в качестве которого чаще всего применяется проводящая медная оплетка. Кабель на основе неэкранированной витой парм, используемый для проводки внутри здания, разделяется в международных стандартах на категории (от 1 до 7).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
