Informācijas nodošana. Informācijas pārraides kanāli. Informācijas nodošana, izmantojot komunikācijas kanālus. Komunikācijas kanālu galvenās īpašības Sakaru kanālus raksturo

Lai datori varētu sazināties savā starpā tīklā, tiem jābūt savienotiem vienam ar otru, izmantojot kādu fizisku pārraides līdzekli. Galvenie datortīklos izmantotie pārraides nesēju veidi ir:

vispārējas lietošanas analogie telefona kanāli;

Digitālie kanāli;

Šaurjoslas un platjoslas kabeļu kanāli;

Radio kanāli un satelītu sakaru kanāli;

Optiskās šķiedras sakaru kanāli.

Analogie sakaru kanāli bija pirmie, kas tika izmantoti datu pārraidei datortīklos un ļāva izmantot attīstītos publiskos telefonu tīklus, kas jau pastāvēja tajā laikā. Datu pārraidi pa analogajiem kanāliem var veikt divos veidos. Pirmajā metodē telefona kanāli (viens vai divi vadu pāri) fiziski savieno divas ierīces, izmantojot telefona centrāles, kas īsteno sakaru funkcijas ar tiem pievienotajiem datoriem. Šādus savienojumus sauc par nomātajām līnijām vai tiešajiem savienojumiem. Otrs veids ir izveidot savienojumu, sastādot tālruņa numuru (izmantojot iezvanes līnijas).

Datu pārraides kvalitāte pa speciālajiem kanāliem parasti ir augstāka, un savienojums ir pastāvīgs. Turklāt katram atvēlētajam kanālam ir nepieciešama sava sakaru ierīce (lai gan ir arī daudzkanālu sakaru ierīces), un, izmantojot iezvanes sakarus, vienu sakaru ierīci var izmantot, lai sazinātos ar citiem mezgliem.

Paralēli analogo telefonu tīklu izmantošanai datoru savstarpējai mijiedarbībai, metodes datu pārraidīšanai diskrētā (digitālā) formā pa nenoslogotiem telefona kanāliem (kuriem nav pieslēgts telefona tīklā izmantotais elektriskais spriegums) - ciparu kanāli. - sāka attīstīties.

Jāņem vērā, ka līdztekus diskrētiem datiem pa ciparu kanālu var pārsūtīt arī analogo informāciju (balss, video, faksimils utt.), kas pārveidota ciparu formātā.

Vislielāko ātrumu nelielos attālumos var iegūt, izmantojot speciāli vītu vadu pāri (lai izvairītos no mijiedarbības starp blakus esošajiem vadiem), tā saukto vītā pāra (TP - Twisted Pair).

Kabeļu kanāli vai koaksiālie pāri ir divi cilindriski vadītāji uz vienas ass, kas atdalīti ar dielektrisku pārklājumu. Viena veida koaksiālais kabelis (50 omi pretestība) galvenokārt tiek izmantots šaurjoslas ciparu signālu pārraidei, otrs kabeļa veids (75 omi pretestība) tiek izmantots platjoslas analogo un digitālo signālu pārraidei. Šaurjoslas un platjoslas kabeļi, kas tieši savieno sakaru iekārtas, ļauj apmainīties ar datiem lielā ātrumā (līdz vairākiem megabitiem / s) analogā vai digitālā formā. Jāpiebilst, ka nelielos attālumos (īpaši lokālajos tīklos) kabeļtelevīzijas kanālus arvien biežāk aizstāj vītā pāra kanāli, bet lielos attālumos – optiskās šķiedras sakaru kanāli.

Dažādu frekvenču radioviļņu kā pārraides vides izmantošana datortīklos ir ekonomiski izdevīga vai nu saziņai lielos un īpaši lielos attālumos (izmantojot satelītus), vai saziņai ar grūti sasniedzamiem, mobiliem vai īslaicīgi lietotiem objektiem.

Datu apmaiņu pa radio kanāliem var veikt, izmantojot gan analogās, gan digitālās pārraides metodes. Digitālās metodes nesen ir saņēmušas dominējošu attīstību, jo tās ļauj apvienot digitālo tīklu zemes daļas un satelīta kanālus vai radio kanālus vienā tīklā. Jauns impulss radiotīklu attīstībā bija mobilo telefonu sakaru rašanās, kas ļauj veikt balss sakarus un datu apmaiņu, izmantojot radiotelefonus vai īpašas datu apmaiņas ierīces.

Papildus datu apmaiņai radio diapazonā infrasarkanais starojums pēdējā laikā tiek izmantots arī saziņai nelielos attālumos (parasti telpā).

Optisko šķiedru sakaru kanālos tiek izmantots no fizikas zināmais pilnīgas iekšējās gaismas atstarošanas fenomens, kas ļauj pārraidīt gaismas plūsmas optiskās šķiedras kabeļa iekšpusē lielos attālumos, praktiski bez zudumiem. Optisko šķiedru kabeļos kā gaismas avotus izmanto gaismas diodes (LED) vai lāzerdiodes, bet kā uztvērējus izmanto fotoelementus.

Optisko šķiedru sakaru kanāli, neskatoties uz to augstākajām izmaksām salīdzinājumā ar citiem sakaru veidiem, kļūst arvien izplatītāki ne tikai saziņai nelielos attālumos, bet arī iekšpilsētu un starppilsētu zonās.

Tehniskie sakaru līdzekļi ir kabeļi, savienotāji un terminatori, tīkla adapteri, retranslatori, sadalītāji, tilti, maršrutētāji, vārtejas un modemi, kas ļauj izmantot dažādus protokolus un topoloģijas vienā neviendabīgā sistēmā.

Uz att. 1 pieņēma šādus apzīmējumus: X, Y, Z, W- signāli, ziņojumi ; f- traucēklis; LS- sakaru līnija; AI, PI– informācijas avots un saņēmējs; P– pārveidotāji (kodēšana, modulācija, dekodēšana, demodulācija).

Ir dažādi kanālu veidi, kurus var klasificēt pēc dažādiem kritērijiem:

1.Pēc sakaru līniju veida: vadu; kabelis; optiskā šķiedra;

elektropārvades līnijas; radio kanāli utt.

2. Pēc signālu rakstura: nepārtraukts; diskrēts; diskrēti-nepārtraukti (signāli sistēmas ieejā ir diskrēti, bet izejā ir nepārtraukti, un otrādi).

3. Trokšņa imunitātei: kanāli bez traucējumiem; ar traucējumiem.

Komunikācijas kanālus raksturo:

1. Kanāla ietilpība definēts kā kanāla lietošanas laika reizinājums T līdz, kanāla pārraidītā frekvenču spektra platums F līdz un dinamiskais diapazons D līdz. , kas raksturo kanāla spēju pārraidīt dažāda līmeņa signālus

V līdz = T līdz F līdz D līdz.(1)

Nosacījums signāla saskaņošanai ar kanālu:

Vc£ V k ; Tc£ T k ; Fc£ F k ; Vc£ V k ; Dc£ D k .

2.Informācijas pārsūtīšanas ātrums - vidējais pārraidītās informācijas apjoms laika vienībā.

3.

4. Atlaišana - nodrošina pārsūtītās informācijas ticamību ( R= 0¸1).

Viens no informācijas teorijas uzdevumiem ir noteikt informācijas pārraides ātruma un sakaru kanāla kapacitātes atkarību no kanāla parametriem un signālu un traucējumu raksturlielumiem.

Sakaru kanālu tēlaini var salīdzināt ar ceļiem. Šauri ceļi - maza ietilpība, bet lēti. Plaši ceļi - laba satiksmes kapacitāte, bet dārgi. Caurlaidību nosaka sašaurinājums.

Datu pārraides ātrums lielā mērā ir atkarīgs no pārraides vides sakaru kanālos, kas ir dažāda veida sakaru līnijas.

Vadu:

1. Vadu– vītā pāra (kas daļēji nomāc citu avotu elektromagnētisko starojumu). Pārraides ātrums līdz 1 Mbps. Izmanto telefonu tīklos un datu pārraidei.

2. Koaksiālais kabelis. Pārraides ātrums 10-100 Mbps - tiek izmantots lokālajos tīklos, kabeļtelevīzijā utt.

3. Optiskā šķiedra. Pārraides ātrums 1 Gbps.

Vidēs 1-3 vājināšanās dB ir lineāra ar attālumu, t.i. jauda samazinās eksponenciāli. Tāpēc pēc noteikta attāluma ir nepieciešams uzstādīt reģeneratorus (pastiprinātājus).

Radio saites:

1.Radio kanāls. Pārsūtīšanas ātrums 100–400 Kb/s. Izmanto radio frekvences līdz 1000 MHz. Līdz 30 MHz atstarošanas dēļ no jonosfēras ir iespējama elektromagnētisko viļņu izplatīšanās ārpus redzes līnijas. Bet šis diapazons ir ļoti trokšņains (piemēram, ar radioamatieru). No 30 līdz 1000 MHz - jonosfēra ir caurspīdīga un ir nepieciešama redzamības līnija. Antenas tiek uzstādītas augstumā (dažkārt tiek uzstādīti reģeneratori). Izmanto radio un televīzijā.

2.mikroviļņu līnijas. Pārsūtīšanas ātrums līdz 1 Gbps. Izmantojiet radiofrekvences virs 1000 MHz. Tam nepieciešama redzamības līnija un ļoti virzītas paraboliskās antenas. Attālums starp reģeneratoriem ir 10–200 km. Izmanto telefonam, televīzijai un datu pārraidei.

3. Satelīta savienojums. Tiek izmantotas mikroviļņu frekvences, un satelīts kalpo kā reģenerators (un daudzām stacijām). Raksturlielumi ir tādi paši kā mikroviļņu līnijām.

2. Diskrēta sakaru kanāla joslas platums

Diskrēts kanāls ir līdzekļu kopums, kas paredzēts diskrētu signālu pārraidīšanai.

Sakaru kanāla jauda - augstākais teorētiski sasniedzamais informācijas pārsūtīšanas ātrums, ja kļūda nepārsniedz noteikto vērtību. Informācijas pārsūtīšanas ātrums - vidējais pārraidītās informācijas apjoms laika vienībā. Definēsim izteiksmes diskrēta sakaru kanāla informācijas pārraides ātruma un caurlaidspējas aprēķināšanai.

Katra simbola pārraides laikā caur saziņas kanālu vidēji iziet informācijas apjoms, ko nosaka pēc formulas

I (Y, X) = I (X, Y) = H(X) - H (X/Y) = H(Y) - H (Y/X), (2)

kur: es (Y, X) - savstarpēja informācija, t.i., tajā ietvertās informācijas apjoms Y relatīvi X;H(X) ir ziņojuma avota entropija; H (X/Y)– nosacītā entropija, kas nosaka informācijas zudumu katram simbolam, kas saistīts ar trokšņa un kropļojumu klātbūtni.

Sūtot ziņu X T ilgums T, kas sastāv no n elementārie simboli, vidējais pārraidītās informācijas apjoms, ņemot vērā savstarpējā informācijas apjoma simetriju, ir:

I (Y T, X T) = H(X T) – H(X T /Y T) = H(Y T) – H(Y T /X T) = n . (4)

Informācijas pārraides ātrums ir atkarīgs no avota statistiskajām īpašībām, kodēšanas metodes un kanāla īpašībām.

Diskrēta sakaru kanāla joslas platums

Maksimālā iespējamā vērtība, t.i. funkcionālās maksimums tiek meklēts uz visas varbūtības sadalījuma funkciju kopas p (x).

Joslas platums ir atkarīgs no kanāla tehniskajiem parametriem (iekārtas ātruma, modulācijas veida, traucējumu un kropļojumu līmeņa utt.). Kanāla jaudas vienības ir: , , , .

2.1 Diskrēts sakaru kanāls bez traucējumiem

Ja sakaru kanālā nav traucējumu, tad kanāla ieejas un izejas signālus savieno nepārprotama, funkcionāla atkarība.

Šajā gadījumā nosacītā entropija ir vienāda ar nulli, un avota un uztvērēja beznosacījuma entropijas ir vienādas, t.i. vidējais informācijas apjoms saņemtajā simbolā attiecībā pret pārraidīto ir

I (X, Y) = H(X) = H(Y); H(X/Y) = 0.

Ja X T- rakstzīmju skaits vienā reizē T, tad informācijas pārraides ātrums diskrētam sakaru kanālam bez traucējumiem ir vienāds ar

kur V = 1/ ir viena simbola vidējais pārraides ātrums.

Joslas platums diskrētam sakaru kanālam bez traucējumiem

Jo maksimālā entropija atbilst līdzvērtīgiem simboliem, tad joslas platums vienmērīgai sadalei un pārraidīto simbolu statistiskajai neatkarībai ir vienāds ar:

Šenona pirmā teorēma kanālam: Ja avota ģenerētā informācijas plūsma ir pietiekami tuvu sakaru kanāla joslas platumam, t.i.

tad vienmēr ir iespējams atrast kodēšanas metodi, kas nodrošinās visu avota ziņojumu pārraidi, un informācijas pārraides ātrums būs ļoti tuvs kanāla kapacitātei.

Teorēma neatbild uz jautājumu, kā kodēt.

1. piemērs Avots ģenerē 3 ziņojumus ar varbūtībām:

lpp 1 = 0,1; lpp 2 = 0,2 unlpp 3 = 0,7.

Ziņojumi ir neatkarīgi un tiek pārraidīti vienotā binārā kodā ( m = 2 ) ar simbola ilgumu 1 ms. Nosakiet informācijas pārsūtīšanas ātrumu pa sakaru kanālu bez traucējumiem.

Risinājums: Avota entropija ir

[bps].

Lai pārsūtītu 3 ziņojumus ar vienotu kodu, nepieciešami divi biti, savukārt kodu kombinācijas ilgums ir 2t.

Vidējais signāla ātrums

V =1/2 t = 500 .

Informācijas pārsūtīšanas ātrums

C = vH = 500 × 1,16 = 580 [bps].

2.2 Diskrēts sakaru kanāls ar troksni

Mēs apsvērsim diskrētos saziņas kanālus bez atmiņas.

Kanāls bez atmiņas Kanālu sauc par kanālu, kurā katru pārraidīto signāla simbolu ietekmē traucējumi neatkarīgi no tā, kuri signāli tika pārraidīti iepriekš. Tas nozīmē, ka traucējumi nerada papildu korelatīvas saites starp simboliem. Nosaukums "bez atmiņas" nozīmē, ka nākamās pārraides laikā kanāls, šķiet, neatceras iepriekšējo sūtījumu rezultātus.

Kontrole

Sakari, sakari, radioelektronika un digitālās ierīces

Sakaru kanāls - tehnisko līdzekļu sistēma un signāla izplatīšanās vide ziņojumu (ne tikai datu) pārraidīšanai no avota adresātam (un otrādi). Sakaru kanāls, saprotams šaurā nozīmē (komunikācijas ceļš), ir tikai signāla izplatīšanās fiziskais līdzeklis, piemēram, fiziska sakaru līnija.

3. jautājums “Sakaru kanāli. Komunikācijas kanālu klasifikācija. Sakaru kanālu parametri. Nosacījums signāla pārraidei pa sakaru kanālu.

Saite

Saite tehnisko līdzekļu sistēma un signāla izplatīšanās vide ziņojumu (ne tikai datu) pārsūtīšanai no avota adresātam (un otrādi). Saziņas kanāls, ko saprot šaurā nozīmē ( komunikācijas ceļš ) apzīmē tikai fizisko izplatīšanās vidi, piemēram, fizisko sakaru līniju.

Sakaru kanāls ir paredzēts signālu pārraidīšanai starp attālām ierīcēm. Signāli satur informāciju, kas paredzēta prezentēšanai lietotājam (cilvēkam) vai datora lietojumprogrammu lietošanai.

Komunikācijas kanāls ietver šādas sastāvdaļas:

1. raidierīce;
2. uztveršanas ierīce;
3. dažāda fiziska rakstura pārraides vide (1. att.) .

Informāciju nesošais signāls, ko veido raidītājs, pēc tam, kad tas iziet cauri pārraides videi, tiek padots uz uztverošās ierīces ieeju. Turklāt informācija tiek iegūta no signāla un nosūtīta patērētājam. Signāla fiziskais raksturs ir izvēlēts tā, lai tas varētu izplatīties pa pārraides vidi ar minimālu vājinājumu un kropļojumiem. Signāls ir vajadzīgs kā informācijas nesējs, tas pats informāciju nenes.

1. att. Sakaru kanāls (opcija Nr. 1)

2. att. Sakaru kanāls (opcija Nr. 2)

Tie. tā ir (kanāla) tehniska ierīce (tehnoloģija + vide).

Klasifikācija

Būs tieši trīs veidu klasifikācijas. Izvēlieties savu garšu un krāsu:

Klasifikācija Nr. 1:

Ir daudz veidu saziņas kanālu, starp kuriem ir visizplatītākievadu kanāli savienojumi ( gaiss, kabelis, gaismas vads utt.) un radio kanāliem (troposfēra, satelītsun utt.). Šādi kanāli savukārt parasti tiek kvalificēti, pamatojoties uz ieejas un izejas signālu īpašībām, kā arī signālu raksturlielumu izmaiņām atkarībā no tādām kanālā notiekošām parādībām kā signālu izbalēšana un vājināšanās.

Atkarībā no izplatīšanas līdzekļa veida saziņas kanālus iedala:

• vadu;
• akustiskā;
• optiskais;
• infrasarkanais;
• radio kanāliem.

Saziņas kanālus iedala arī:

• nepārtraukti (kanāla nepārtrauktu signālu ieejā un izvadē),
• diskrēta vai digitāla (kanāla diskrēto signālu ieejā un izvadē),
• nepārtraukti diskrēti (kanāla ieejā nepārtraukti signāli un izejā diskrētie signāli),
• diskrēti-nepārtraukti (kanāla ieejā diskrētie signāli un izejā nepārtraukti signāli).

Kanāli var būt lineārs un nelineārs, laiks un telpiski un laikā.

Iespējamā komunikācijas kanālu klasifikācija pēc frekvenču diapazona.

Informācijas pārraides sistēmas ir vienkanālu un daudzkanālu . Sistēmas veidu nosaka sakaru kanāls. Ja sakaru sistēma ir veidota uz viena veida sakaru kanāliem, tad tās nosaukumu nosaka tipiskais kanālu nosaukums. Pretējā gadījumā tiek izmantota klasifikācijas pazīmju specifikācija.

Klasifikācija Nr.2 (sīkāk):

1. Klasifikācija pēc izmantotā frekvenču diapazona

• Kilometrs (LW) 1-10 km, 30-300 kHz;
• Hektometrs (SV) 100-1000 m, 300-3000 kHz;
• Dekometrs (HF) 10-100 m, 3-30 MHz;
• Metrs (MV) 1-10 m, 30-300 MHz;
• Decimetrs (UHF) 10-100 cm, 300-3000 MHz;
• Centimetrs (SMW) 1-10 cm, 3-30 GHz;
• Milimetrs (MMV) 1-10 mm, 30-300 GHz;
• Decimāldaļa (DMMV) 0,1–1 mm, 300–3000 GHz.
  1. Atbilstoši sakaru līniju virzienam
     • režisēts ( tiek izmantoti dažādi vadītāji):
• koaksiāls,
• vīti pāri, kuru pamatā ir vara vadītāji,
• optiskā šķiedra.
  • nevirziena (radio saites);
• redzes līnijas;
• troposfēras;
• jonosfēras
• telpa;
• radiorelejs (retranslācija uz decimetra un īsākiem radioviļņiem).
  1. 
     Nosūtīto ziņojumu veidi:
• telegrāfs;
• telefons;
• datu pārraide;
• faksimils.
  1. Signālu veidi:
• analogs;
• digitāls;
• impulss.
  1. Pēc modulācijas veida (manipulācijas)
     • Analogajās sakaru sistēmās:
• ar amplitūdas modulāciju;
• ar vienas sānjoslas modulāciju;
• ar frekvences modulāciju.
• Digitālās sakaru sistēmās:
• ar amplitūdas manipulāciju;
• ar frekvenču maiņas taustiņiem;
• ar fāzes nobīdi;
• ar relatīvo fāzes nobīdi;
• ar toņu taustiņu (atsevišķi elementi manipulē ar apakšnesēja svārstību (tonis), pēc tam manipulācijas tiek veiktas ar augstāku frekvenci).
  1. Pēc radiosignāla bāzes vērtības
• platjoslas (B>> 1);
• šaurjosla (B»1).

7. Pēc vienlaicīgi pārsūtīto ziņojumu skaita

• vienkanāls;
• daudzkanālu (frekvence, laiks, kanālu kodu sadalījums);
  

8. Pēc ziņojuma virziena

• vienpusējs;
• divpusējs.
  9. Ziņojumu apmaiņas secībā
• vienkāršā komunikācijadivvirzienu radiosakari, kuros pēc kārtas tiek veikta katras radiostacijas raidīšana un uztveršana;
• dupleksā komunikācijapārraide un saņemšana tiek veikta vienlaikus (visefektīvākais);
• pusduplekssattiecas uz simpleksu, kas nodrošina automātisku pāreju no pārraides uz saņemšanu un iespēju vēlreiz jautāt korespondentam.

10. Ar pārsūtītās informācijas aizsardzības veidiem

• atklāta komunikācija;
• slēgta komunikācija (noslēpums).

11. Atbilstoši informācijas apmaiņas automatizācijas pakāpei

• manuāla radio vadība un ziņojumapmaiņa, ko veic operators;
• automatizēta tikai informācija tiek ievadīta manuāli;
• automātisks ziņojumu apmaiņas process starp automātisko ierīci un datoru tiek veikts bez operatora līdzdalības.

Klasifikācija Nr.3 (kaut kas var atkārtot):

1. Pēc pieraksta

Tālrunis

Telegrāfs

TV

- apraide

2. Pēc pārraides virziena

- simplekss (pārraide tikai vienā virzienā)

- pusduplekss (pārraide pārmaiņus abos virzienos)

- duplekss (pārraida vienlaicīgi abos virzienos)

3. Pēc saziņas līnijas rakstura

Mehānisks

hidrauliskais

Akustisks

- elektriskā (vadu)

- radio (bezvadu)

Optiskais

4. Pēc sakaru kanāla ieejas un izejas signālu rakstura

- analogais (nepārtraukts)

- diskrēta laikā

- diskrēti pēc signāla līmeņa

- digitāls (diskrēts gan laikā, gan līmenī)

5. Pēc kanālu skaita vienā sakaru līnijā

viens kanāls

Daudzkanālu

Un vēl viens zīmējums šeit:

3. att. Sakaru līniju klasifikācija.

Sakaru kanālu raksturojums (parametri).

1. Kanālu pārsūtīšanas funkcija: uzrādīts formāamplitūdas-frekvences raksturlielums (AFC) un parāda, kā sinusoīda amplitūda sakaru kanāla izejā samazinās, salīdzinot ar amplitūdu tās ieejā visās iespējamajās pārraidītā signāla frekvencēs. Kanāla normalizētā frekvences reakcija ir parādīta 4. att. Zinot reāla kanāla frekvences reakciju, jūs varat noteikt izejas signāla formu gandrīz jebkuram ieejas signālam. Lai to izdarītu, ir jāatrod ieejas signāla spektrs, jāpārveido to veidojošo harmoniku amplitūda atbilstoši amplitūdas-frekvences raksturlielumam un pēc tam jāatrod izejas signāla forma, pievienojot pārveidotās harmonikas. Lai eksperimentāli pārbaudītu amplitūdas-frekvences raksturlielumu, ir nepieciešams pārbaudīt kanālu ar atskaites (amplitūdā vienādiem) sinusoīdiem visā frekvenču diapazonā no nulles līdz noteiktai maksimālajai vērtībai, kas var rasties ieejas signālos. Turklāt jums ir jāmaina ievades sinusoīdu frekvence ar nelielu soli, kas nozīmē, ka eksperimentu skaitam jābūt lielam.

- izejas signāla spektra attiecība pret ieeju
joslas platums

4. att. Kanāla normalizētā frekvences reakcija

1. Joslas platums: ir atvasināts frekvences raksturlielums. Tas ir nepārtraukts frekvenču diapazons, kurā izejas signāla amplitūdas attiecība pret ieeju pārsniedz noteiktu iepriekš noteiktu robežu, tas ir, joslas platums nosaka signāla frekvenču diapazonu, kurā šis signāls tiek pārraidīts pa sakaru kanālu bez ievērojamu izkropļojumu. Parasti joslas platums tiek mērīts 0,7 no maksimālās frekvences reakcijas. Joslas platums vislielākajā mērā ietekmē maksimālo iespējamo informācijas pārsūtīšanas ātrumu pa sakaru kanālu.
2. Sabrukšana: tiek definēts kā signāla amplitūdas vai jaudas relatīvais samazinājums, kad pa kanālu tiek pārraidīts noteiktas frekvences signāls. Bieži vien kanāla darbības laikā ir iepriekš zināma pārraidītā signāla pamatfrekvence, tas ir, frekvence, kuras harmonikai ir vislielākā amplitūda un jauda. Tāpēc ir pietiekami zināt vājinājumu šajā frekvencē, lai aptuveni novērtētu kanālu pārraidīto signālu kropļojumus. Precīzāki aprēķini ir iespējami, ja ir zināms vājinājums vairākās frekvencēs, kas atbilst vairākām pārraidītā signāla pamatharmonikām.

Vājināšanos parasti mēra decibelos (dB) un aprēķina, izmantojot šādu formulu:, kur

signāla jauda pie kanāla izejas,

signāla jauda kanāla ieejā.

Vājināšanās vienmēr tiek aprēķināta noteiktai frekvencei un ir saistīta ar kanāla garumu. Praksē vienmēr tiek lietots jēdziens "īpaša vājināšanās", t.i. signāla vājināšanās uz kanāla garuma vienību, piemēram, vājināšanās 0,1 dB/metrs.

1. Pārraides ātrums: raksturo kanālā pārraidīto bitu skaitu laika vienībā. To mēra bitos sekundē bps , kā arī atvasinātās vienības:Kbps, Mbps, Gbps. Pārraides ātrums ir atkarīgs no kanāla joslas platuma, trokšņu līmeņa, kodēšanas veida un modulācijas.
2. Kanāla trokšņu imunitāte: raksturo tā spēju nodrošināt signāla pārraidi traucējumu apstākļos. Traucējumi ir sadalīti iekšējais (attēloiekārtu termiskais troksnis) un ārējiem (tie ir dažādi unatkarīgs no pārraides vides). Kanāla trokšņu noturība ir atkarīga no aparatūras un algoritmiskajiem risinājumiem saņemtā signāla apstrādei, kas ir iegulti raiduztvērējā.Trokšņa imunitātesignalizācija caur kanāluvar palielināt uz rēķina kodēšana un īpaša apstrāde signāls.
3. Dinamiskais diapazons: kanāla pārraidītās maksimālās signāla jaudas attiecības logaritms pret minimālo.
4. Trokšņa imunitāte:Šī ir trokšņa imunitāte.e. traucējumu imunitāte.

Nosacījums signāla pārraidei pa sakaru kanāliem.

Kanāls būtībā ir filtrs. Lai signāls izietu caur to bez kropļojumiem, šī kanāla skaļumam jābūt lielākam vai vienādam ar signālu (skat. att.).

Matemātiski nosacījumu var uzrakstīt šādi: , kur

; (1)

Iepriekš minētajās formulās

kanāla joslas platums vai frekvenču josla, kuru kanāls var palaist garām ar normalizētu signāla vājināšanos;

dinamiskais diapazons, kas vienāds ar kanālā maksimāli pieļaujamā signāla līmeņa attiecību pret šāda veida kanāliem normalizēto traucējumu līmeni;

laiks, kurā kanāls tiek izmantots datu pārraidei;

signāla frekvenču spektra platums, t.i., signāla aizņemtais intervāls frekvenču spektra skalā;

dinamiskais diapazons, kas vienāds ar vidējās signāla jaudas attiecību pret vidējo traucējumu jaudu kanālā;

signāla ilgums vai tā pastāvēšanas laiks.

Cits nosacījuma rakstīšanas veids (izvērsts):

P. S .: Parametrs "Kanāla skaļums" dažos avotos ir norādīts arī kā viens no sakaru kanāla parametriem, bet ne visur. Matemātiskā formula ir dota iepriekš (1).

Literatūra

1. http://edu.dvgups.ru/METDOC/ENF/BGD/BGD_CHS/METOD/ANDREEV/WEBUMK/frame/1.htm;

2. http://supervideoman.narod.ru/index.htm.

Datoru telekomunikāciju sistēmas ko sauc par informācijas apmaiņu attālumā starp vairākiem datoriem.

Datoru sakaru kanālus var klasificēt pēc šādiem kritērijiem:

• pēc kodēšanas metodes informāciju var iedalīt digitālajā un analogajā;
• pēc saziņas metodes var iedalīt speciālos un komutējamos;
• pēc informācijas pārsūtīšanas metodes tos iedala vadu un bezvadu, optiskajos.

Analogs- izmantojot analogos kanālus, informācija, kas tiek pārraidīta, tiek parādīta nepārtrauktā formā, tas ir, nepārtrauktas fiziskā lieluma vērtību sērijas veidā.

Digitāls- tie ir kanāli, pa kuriem pārraidītā informācija tiek pārraidīta tāda vai cita fiziska rakstura ciparu (diskrētu, impulsu) signālu veidā.

Pārslēgts- tie ir kanāli, kas izveidoti no atsevišķām sadaļām tikai informācijas pārraides laikam caur tām, pēc komunikācijas sesijas beigām šāds kanāls tiek bojāts.

Īpaši kanāli- tie ir kanāli, kas tiek organizēti ilgu laiku un kuriem ir nemainīgas garuma un caurlaides īpašības.

Komunikācijas kanālu galvenās īpašības ietver informācijas pārraides ātrumu, uzticamību, izmaksas, attīstības rezerves.

Informācijas pārsūtīšanas ātrumu mēra bitos/s un bodos. Signāla informācijas parametra izmaiņu skaits sekundē tiek mērīts bodos.

Baud- tas ir ātrums, kad sekundē tiek pārraidīts viens signāls (piemēram, impulss), neatkarīgi no tā izmaiņu lieluma. Mērvienība bits/s atbilst vienai signāla maiņai sakaru kanālā un ar vienkāršām signāla kodēšanas metodēm; ja jebkuras izmaiņas ir tikai viena, var pieņemt, ka: 1 bods = 1 bits / s; 1 kbaud = 103 bps; 1 Mbaud = 106 bps utt.

Ja datu elementu var attēlot nevis ar diviem, bet ar lielu skaitu jebkura signāla parametra vērtību, 1 boda vērtība būs lielāka par 1 bitu sekundē.

Uzticamība- informācijas nodošana bez tās zuduma un maiņas. Raidītājs un uztvērējs ir datu pārraides iekārtas, kas savieno informācijas avotu un uztvērēju ar sakaru kanālu. Datu sakaru iekārtu piemēri ir modemi, termināļa adapteri, tīkla kartes utt.

Lai uzlabotu lielos attālumos pārraidītā signāla kvalitāti, tiek izmantots papildu aprīkojums: retranslatori, slēdži, centrmezgli, maršrutētāji, multipleksori.

Pamatojoties uz šiem principiem, tiek veikta klasifikācija, ņemot vērā sakaru kanāla joslas platumu:

• zema ātruma sakaru kanāli, informācijas pārraides ātrums tajos ir no 50 līdz 200 bps;
• vidēja ātruma sakaru kanāli, pārraides ātrums tajos ir no 300 līdz 9600 bps, bet jaunajos standartos līdz 56 000 bps;
• ātrgaitas (platjoslas) sakaru kanāli, kas nodrošina informācijas pārraides ātrumu virs 56 000 bps.

Kanāla ātruma raksturlielumi lielā mērā ir atkarīgi no izmantotajiem kabeļiem.

vītā pāra- tie ir izolēti vara vadi, kuru parastais diametrs ir 1 mm, savīti pa pāriem viens ap otru spirāles veidā. Tas ļauj samazināt vairāku blakus esošo vītā pāru elektromagnētisko mijiedarbību.

Visbiežāk vītā pāra pielietojums ir tālruņa līnijā. Vīti pāri, kas stiepjas lielos attālumos, tiek apvienoti kabelī, uz kura tiek uzklāts aizsargpārklājums. Ja šādu kabeļu iekšpusē esošie vadu pāri nebūtu savīti, signāli, kas iet caur tiem, pārklātos. Uz stabiem redzami telefona kabeļi vairāku centimetru diametrā.

Vīti pāri tiek izmantoti analogo un digitālo signālu pārraidīšanai. Joslas platums ir atkarīgs no vada diametra un garuma, bet lielos attālumos tas var sasniegt vairākus megabitus sekundē.

Ir divu veidu vītā pāra:

• Neekranēti vīti pāri Tiem ir diezgan liela caurlaidspēja, tie ir ērti lietojami, tiem nav nepieciešams zemējums, un tos plaši izmanto zemās cenas dēļ. Neekranēts vītā pāra savienojums netiek izmantots lokālajā tīklā, kas apstrādā ierobežotu informāciju, jo tas var palielināt lauka intensitāti.
• Ekranēti vīti pāri tiem ir labi tehniskie parametri, taču tie ir dārgi, stingri un neērti lietošanā, un tiem ir nepieciešams zemējums. Šāda veida kabeli galvenokārt izmanto tīklos ar ierobežotu piekļuvi informācijai.

Koaksiālais kabelis- datu pārraides līdzekļi. Tas ir labāk ekranēts nekā vītā pāra, tāpēc tas var pārsūtīt datus lielākos attālumos ar lielāku ātrumu. Plaši tiek izmantoti divu veidu kabeļi. Viens tiek izmantots tikai digitālā signāla pārraidīšanai, bet otra veida kabelis tiek izmantots analogajam signālam.

Koaksiālais kabelis sastāv no izolētas cietas vara stieples, kas atrodas kabeļa centrā. Virs izolācijas ir izstiepts cilindrisks vadītājs, ko parasti izgatavo smalka vara sieta veidā. Tas ir pārklāts ar ārējo aizsargājošu izolācijas slāni (plastmasas apvalku). Koaksiālā kabeļa dizains un īpašais ekranēšanas veids nodrošina lielu joslas platumu un lielisku trokšņu noturību.

Telekomunikāciju koaksiālie kabeļi ir sadalīti divās grupās:

• "biezie" pierunā;
• "plānās" pierunā.

Biezā koaksiālā kabeļa ārējais diametrs ir 12,5 mm un pietiekami biezs vadītājs (2,17 mm), lai nodrošinātu labu elektrisko un mehānisko veiktspēju.

Datu pārraides ātrums pa biezu koaksiālo kabeli ir līdz 50 Mb/s, taču, ņemot vērā zināmās neērtības darbā ar to un ievērojamās izmaksas, to ne vienmēr ir iespējams izmantot datu tīklos.

Plāna koaksiālā kabeļa ārējais diametrs ir 5-6 mm, tas ir lētāks un ērtāk lietojams, bet plāns vadītājs tajā (0,9 mm) izraisa sliktākas elektriskās un mehāniskās īpašības. Datu pārraides ātrums pa "plānu" koaksi nepārsniedz 10 Mbps.

Koaksiālie kabeļi tika plaši izmantoti telefonu sistēmās, bet garās līnijās tos aizstāj ar optiskās šķiedras kabeļiem. Tomēr koaksiālos kabeļus plaši izmanto kabeļtelevīzijai.

optisko šķiedru kabeļi tā struktūra atgādina vītā pāra kabeli. Optiskās šķiedras kabeļa pamatā ir stikla serde, caur kuru izplatās gaisma, ko ieskauj cieta pildviela un ievieto aizsargapvalkā ar diametru 125 mikroni.

Viens kabelis var saturēt no viena līdz vairākiem simtiem šādu serdeņu. Kodols ir pārklāts ar stikla slāni ar zemāku refrakcijas koeficientu nekā serdenim. Tas ir izstrādāts, lai uzticamāk novērstu gaismas izplūšanu no kodola.

Ārējais slānis ir plastmasas apvalks, kas aizsargā stiklojumu. Gaismas stara avots, kas izplatās pa optisko šķiedru kabeli, ir elektrisko signālu pārveidotājs optiskajos, piemēram, LED vai pusvadītāju lāzers.

Informācijas kodēšana tiek veikta, mainot gaismas stara intensitāti. Fizikālais pamats gaismas stara pārraidei caur šķiedru ir staru kūļa kopējā iekšējā atstarošanās no šķiedras sieniņām princips, kas nodrošina minimālu signāla vājināšanos, visaugstāko aizsardzību pret ārējiem elektromagnētiskajiem laukiem un augstu pārraides ātrumu. Optisko šķiedru kabelis, kurā ir liels šķiedru skaits, var pārraidīt milzīgu skaitu ziņojumu. Kabeļa otrā galā uztverošā ierīce pārveido gaismas signālus elektriskos signālos.

Datu pārraides ātrums caur optisko šķiedru kabeli sasniedz 1000 Mbps, taču tas ir ļoti dārgs un tiek izmantots tikai kritisko maģistrālo sakaru kanālu ierīkošanai. Šāds kabelis savieno lielākās daļas pasaules valstu galvaspilsētas un lielākās pilsētas, kā arī kontinentus.

Datortīklos un internetā optisko šķiedru kabeli izmanto to kritiskākajās vietās. Optisko šķiedru kanālu iespējas ir patiesi bezgalīgas: viens resns mugurkaula optiskās šķiedras kabelis var vienlaicīgi organizēt vairākus simtus tūkstošus telefona kanālu, vairākus tūkstošus videotelefona kanālu un apmēram tūkstoti televīzijas kanālu.

Pašlaik plaši tiek izmantoti bezvadu sakaru veidi: radio kanāli, infrasarkanais un milimetru starojums.

radio kanāls ir bezvadu sakaru kanāls, kas izvietots pa gaisu. Radio datu pārraides sistēmā ietilpst radio raidītājs un radio uztvērējs, kas noregulēts uz vienu radioviļņu joslu, ko nosaka datu pārraidei izmantotā elektromagnētiskā spektra frekvenču josla.

Šādu datu pārraides sistēmu vienkārši sauc par radio kanālu. Datu pārraides ātrumi pa radio kanālu ir praktiski neierobežoti (tos ierobežo raiduztvērēja iekārtas joslas platums). Ātrgaitas radiopiekļuve nodrošina lietotājiem kanālus ar pārraides ātrumu 2 Mbps un lielāku. Tuvākajā nākotnē gaidāmi radio kanāli ar ātrumu 20-50 Mb/s.

Infrasarkanais un milimetru viļņu starojums bez kabeļa izmantošanas tiek plaši izmantots saziņai nelielos attālumos. Televizoru un videomagnetofonu tālvadības pultis izmanto infrasarkano starojumu. Tie ir salīdzinoši virzīti, lēti un viegli uzstādāmi, taču tiem ir viens būtisks trūkums: infrasarkanais starojums neiziet cauri cietiem objektiem. No otras puses, tas, ka infrasarkanie viļņi neiziet cauri sienām, ir arī pozitīvs. Galu galā tas palielina infrasarkanās sistēmas drošību no klausīšanās salīdzinājumā ar radio sistēmu.

Šī iemesla dēļ infrasarkanās sakaru sistēmas izmantošanai nav nepieciešama valdības licence, atšķirībā no radio sakariem (izņemot ISM joslas). Sakari infrasarkanajā diapazonā tiek izmantoti galddatoru skaitļošanas sistēmās (piemēram, lai savienotu klēpjdatorus ar printeriem), taču telekomunikācijās tai joprojām nav būtiskas nozīmes.

Bezvadu sakaru kanāli ir vāja trokšņu noturība, bet nodrošina lietotājam maksimālu mobilitāti un komunikācijas efektivitāti. Datortīklos bezvadu sakaru kanāli datu pārraidei visbiežāk tiek izmantoti tur, kur tradicionālo kabeļu tehnoloģiju izmantošana ir apgrūtināta vai vienkārši neiespējama.

Taču tuvākajā laikā situācija var mainīties – aktīvi norisinās jaunas Bluetooth bezvadu tehnoloģijas izstrāde. Bluetooth ir tehnoloģija datu pārraidīšanai pa radio kanāliem nelielos attālumos, ļaujot mobilajiem tālruņiem, datoriem un dažādām perifērijas ierīcēm sazināties pat gadījumos, kad tiek pārkāpta redzes līnijas prasība.

Sākotnēji Bluetooth tika uzskatīts tikai par alternatīvu infrasarkanajiem savienojumiem starp dažādām pārnēsājamām ierīcēm. Taču šobrīd eksperti jau prognozē divus Bluetooth plašas izmantošanas virzienus.

Pirmais ir mājas tīkli, kas ietver dažādas elektroniskās iekārtas, jo īpaši datorus, televizorus utt. Otrs, daudz svarīgāks virziens ir mazo firmu biroju lokālie tīkli, kur Bluetooth standarts tiek pozicionēts kā tradicionālo vadu tehnoloģiju aizstājējs. Bluetooth trūkums ir salīdzinoši zemais datu pārraides ātrums – tas nepārsniedz 720 Kbps, tāpēc šī tehnoloģija nav spējīga nodrošināt video signāla pārraidi.

Lai pārsūtītu informāciju pa sakaru kanāliem, tiek izmantoti īpaši kodi. Tie ir standartizēti un definēti saskaņā ar ISO (Starptautiskā standartizācijas organizācija) - Starptautiskās standartizācijas organizācijas (ISO) vai Starptautiskās telefonijas un telegrāfijas padomdevējas komitejas (CCITT) ieteikumiem.

Visizplatītākais sakaru kanālu pārraides kods ir KOI-7 kods, kas pieņemts informācijas apmaiņai gandrīz visā pasaulē. KOI-7 ļauj kodēt 128 rakstzīmju tabulas, tas ir, tas faktiski kodē tikai angļu un ciparu datus. Nacionālo alfabētu rakstzīmju kodēšanai tiek izmantota KOI-7 koda modifikācija, ko sauc par KOI-8. Šī ir astoņu bitu kodu tabula, kas kodē 2 8 =256 angļu un nacionālo alfabētu rakstzīmes, kā arī ciparu datus. Krievu valodai tiek izmantota tabula KOI-8R, ukraiņu valodai - KOI-8U utt. Turklāt pēdējos gados ir plaši attīstīta arī datu pārraide ASCII, Win-1251, Unicode kodu tabulās.

Jāpievērš uzmanība citam saziņas veidam starp datoriem, kad datorus apvieno kompleksā, izmantojot interfeisa kabeli un izmantojot divu vadu sakaru līniju.

Piezīme. Interfeisa kabelis ir vadu kopums, kas pārraida signālus no vienas datora ierīces uz citu. Lai nodrošinātu ātrumu, katram signālam ir atvēlēts atsevišķs vads. Signāli tiek pārraidīti noteiktā secībā un noteiktās kombinācijās.

Lai pārsūtītu koda kombināciju, tiek izmantots tik daudz rindu, cik bitu ir šajā kombinācijā. Katrs bits tiek pārraidīts pa atsevišķu vadu. Vai tā ir paralēla pārraide vai pārraide paralēlais kods. Priekšroka šādai pārsūtīšanai tiek dota, organizējot vietējo ICC, datoru iekšējiem sakariem un nelielos attālumos starp tīkla abonentiem. Pārraide ar paralēlo kodu nodrošina augstu veiktspēju, bet prasa lielākas izmaksas fiziskas pārraides vides izveidei un tai ir slikta trokšņu noturība. Datortīklos pārraide ar paralēlajiem kodiem netiek izmantota.

Lai pārsūtītu koda vārdu pa divu vadu līniju, bitu grupa tiek pārsūtīta pa vienu vadu bitu pa bitam. Tā ir informācijas pārsūtīšana. secīgs kods. Tas, protams, ir lēnāks, jo tas prasa datus pārveidot paralēlā kodā turpmākai apstrādei datorā, taču tas ir izdevīgāk, lai nosūtītu ziņojumus lielos attālumos.