Bilgi aktarımı. Bilgi aktarım kanalları. İletişim kanalları aracılığıyla bilgi aktarımı. İletişim kanallarının temel özellikleri İletişim kanalları aşağıdakilerle karakterize edilir:

Bir ağda bilgisayarların birbirleriyle iletişim kurabilmeleri için, bir tür fiziksel iletim ortamı kullanılarak birbirlerine bağlı olmaları gerekir. Bilgisayar ağlarında kullanılan ana iletim ortamı türleri şunlardır:

Genel kullanım analog telefon kanalları;

Dijital kanallar;

Dar bant ve geniş bant kablo kanalları;

Radyo kanalları ve uydu iletişim kanalları;

Fiber optik iletişim kanalları.

Analog iletişim kanalları, bilgisayar ağlarında veri iletimi için kullanılan ilk kanallardı ve o dönemde var olan gelişmiş kamu telefon ağlarının kullanılmasını mümkün kıldı. Analog kanallar üzerinden veri iletimi iki şekilde gerçekleştirilebilir. İlk yöntemde, telefon kanalları (bir veya iki çift tel), iki cihazı, kendilerine bağlı bilgisayarlarla iletişim işlevlerini gerçekleştiren telefon santralleri aracılığıyla fiziksel olarak bağlar. Bu tür bağlantılara kiralık hatlar veya doğrudan bağlantılar denir. İkinci yol, bir telefon numarasını çevirerek (çevirmeli hatlar kullanarak) bağlantı kurmaktır.

Özel kanallar üzerinden veri iletiminin kalitesi genellikle daha yüksektir ve bağlantı kalıcıdır. Ek olarak, her özel kanal kendi iletişim cihazına ihtiyaç duyar (çok kanallı iletişim cihazları da olmasına rağmen) ve çevirmeli iletişimde, diğer düğümlerle iletişim kurmak için bir iletişim cihazı kullanılabilir.

Bilgisayardan bilgisayara etkileşim için analog telefon ağlarının kullanımına paralel olarak, yüksüz telefon kanalları (telefon ağında kullanılan elektrik voltajının bağlı olmadığı) üzerinden ayrık (dijital) bir biçimde veri iletme yöntemleri - dijital kanallar - gelişmeye başladı.

Ayrık verilerin yanı sıra dijital forma dönüştürülen analog bilgilerin (ses, video, faks vb.) bir dijital kanal üzerinden de iletilebileceği unutulmamalıdır.

Kısa mesafelerde en yüksek hızlar, bükümlü çift (TP - Bükümlü Çift) olarak adlandırılan özel olarak bükülmüş bir çift tel (bitişik teller arasındaki etkileşimi önlemek için) kullanılarak elde edilebilir.

Kablo kanalları veya koaksiyel çiftler, aynı eksen üzerinde bir dielektrik kaplama ile ayrılmış iki silindirik iletkendir. Bir tür koaksiyel kablo (50 ohm empedans) esas olarak dar bant dijital sinyallerin iletimi için kullanılırken, diğer tip kablo (75 ohm empedans) geniş bant analog ve dijital sinyallerin iletimi için kullanılır. İletişim ekipmanlarını doğrudan birbirine bağlayan dar bant ve geniş bant kablolar, verilerin analog veya dijital biçimde yüksek hızlarda (birkaç megabit / s'ye kadar) değiş tokuş edilmesini sağlar. Kısa mesafelerde (özellikle yerel ağlarda) kablo kanallarının yerini giderek çift bükümlü kanallara, uzun mesafelerde ise fiber optik iletişim kanallarına bıraktığına dikkat edilmelidir.

Bilgisayar ağlarında iletim ortamı olarak çeşitli frekanslardaki radyo dalgalarının kullanılması, uzun ve ekstra uzun mesafelerde iletişim (uydular kullanarak) veya ulaşılması zor, mobil veya geçici olarak kullanılan nesnelerle iletişim için uygun maliyetlidir.

Radyo kanalları üzerinden veri alışverişi hem analog hem de dijital iletim yöntemleri kullanılarak gerçekleştirilebilir. Dijital yöntemler, dijital ağların karasal bölümlerini ve uydu kanallarını veya radyo kanallarını tek bir ağda birleştirmenize izin verdiği için son zamanlarda baskın bir gelişme aldı. Radyo ağlarının geliştirilmesinde yeni bir ivme, radyo telefonları veya özel veri değişim cihazları kullanılarak sesli iletişim ve veri alışverişine izin veren cep telefonu iletişiminin ortaya çıkmasıydı.

Radyo aralığındaki veri alışverişine ek olarak, son zamanlarda kısa mesafelerde (genellikle bir oda içinde) iletişim için kızılötesi radyasyon da kullanılmıştır.

Fiber optik iletişim kanalları, fizikten bilinen ışığın toplam iç yansıması fenomenini kullanır ve bu, ışık akışlarının bir fiber optik kablo içinde uzun mesafelerde neredeyse hiç kayıp olmadan iletilmesini mümkün kılar. Fiber optik kabloda ışık kaynağı olarak ışık yayan diyotlar (LED) veya lazer diyotlar, alıcı olarak da fotoseller kullanılmaktadır.

Fiber optik iletişim kanalları, diğer iletişim türlerine göre daha yüksek maliyetli olmalarına rağmen, sadece kısa mesafelerde değil, şehir içi ve şehirlerarası iletişimde de giderek yaygınlaşmaktadır.

Teknik iletişim araçları, tek bir heterojen sistemde farklı protokolleri ve topolojileri kullanmanıza izin veren kablolar, konektörler ve sonlandırıcılar, ağ bağdaştırıcıları, tekrarlayıcılar, ayırıcılar, köprüler, yönlendiriciler, ağ geçitleri ve modemlerdir.

Şek. 1 aşağıdaki tanımlamaları benimsemiştir: X, Y, Z, W- sinyaller, mesajlar ; f- engel; LS- iletişim hattı; yapay zeka, PI- bilgi kaynağı ve alıcısı; P– dönüştürücüler (kodlama, modülasyon, kod çözme, demodülasyon).

Çeşitli kriterlere göre sınıflandırılabilecek çeşitli kanal türleri vardır:

1.İletişim hatlarının türüne göre: kablolu; kablo; Fiber optik;

Güç hatları; radyo kanalları vb.

2. Sinyallerin doğası gereği: sürekli; ayrık; kesikli-sürekli (sistemin girişindeki sinyaller kesiklidir ve çıkışındaki süreklidir ve bunun tersi de geçerlidir).

3. Gürültü bağışıklığı için: parazitsiz kanallar; müdahale ile.

İletişim kanalları aşağıdakilerle karakterize edilir:

1. Kanal kapasitesi kanal kullanım süresinin ürünü olarak tanımlanır T'ye, kanal tarafından iletilen frekans spektrumunun genişliği F'ye ve dinamik aralık D'ye. kanalın farklı seviyelerde sinyal iletme yeteneğini karakterize eden

V ila = T ila F ila D ila.(1)

Sinyali kanalla eşleştirme koşulu:

Vc£ vk ; Tc£ t k ; Fc£ Fk ; Vc£ vk ; DC£ D k.

2.bilgi aktarım hızı - birim zaman başına iletilen ortalama bilgi miktarı.

3.

4. artıklık - iletilen bilgilerin güvenilirliğini sağlar ( R= 0¸1).

Bilgi teorisinin görevlerinden biri, bilgi aktarım hızının ve iletişim kanalı kapasitesinin kanal parametrelerine ve sinyal ve girişimin özelliklerine bağımlılığını belirlemektir.

Bir iletişim kanalı mecazi olarak yollara benzetilebilir. Dar yollar - düşük kapasite, ancak ucuz. Geniş yollar - iyi trafik kapasitesi, ancak pahalı. Verim darboğaz tarafından belirlenir.

Veri aktarım hızı, büyük ölçüde, çeşitli iletişim hatları olan iletişim kanallarındaki iletim ortamına bağlıdır.

Kablolu:

1. kablolu– bükümlü çift (diğer kaynaklardan gelen elektromanyetik radyasyonu kısmen bastırır). 1 Mbps'ye kadar iletim hızı. Telefon şebekelerinde ve veri iletiminde kullanılır.

2. Koaksiyel kablo. Aktarım hızı 10-100 Mbps - yerel ağlarda, kablolu TV'de vb. kullanılır.

3. Optik lif. Aktarım hızı 1 Gb/sn.

1-3 arasındaki ortamlarda, dB cinsinden zayıflama mesafe ile doğrusaldır, yani. güç katlanarak düşer. Bu nedenle belirli bir mesafeden sonra rejeneratörlerin (amplifikatörlerin) kurulması gerekir.

Radyo bağlantıları:

1.Radyo kanalı. Aktarım hızı 100–400 Kbps. 1000 MHz'e kadar radyo frekanslarını kullanır. İyonosferden yansıma nedeniyle 30 MHz'e kadar elektromanyetik dalgaların görüş hattının ötesinde yayılması mümkündür. Ancak bu aralık çok gürültülüdür (örneğin amatör radyo tarafından). 30 ila 1000 MHz arası - iyonosfer şeffaftır ve görüş hattı gereklidir. Antenler yüksekte kurulur (bazen rejeneratörler kurulur). Radyo ve televizyonda kullanılır.

2.mikrodalga hatları. 1 Gbps'ye kadar aktarım hızları. 1000 MHz üzerindeki radyo frekanslarını kullanın. Bu, görüş hattı ve yüksek yönlü parabolik antenler gerektirir. Rejeneratörler arasındaki mesafe 10-200 km'dir. Telefon, televizyon ve veri iletimi için kullanılır.

3. Uydu bağlantısı. Mikrodalga frekansları kullanılır ve uydu (ve birçok istasyon için) bir rejeneratör görevi görür. Özellikler mikrodalga hatları ile aynıdır.

2. Ayrık bir iletişim kanalının bant genişliği

Ayrık kanal, ayrı sinyalleri iletmek için tasarlanmış bir dizi araçtır.

İletişim kanalı kapasitesi - Hatanın belirli bir değeri aşmaması koşuluyla, teorik olarak elde edilebilecek en yüksek bilgi aktarım hızı. bilgi aktarım hızı - birim zaman başına iletilen ortalama bilgi miktarı. Ayrık bir iletişim kanalının bilgi aktarım hızını ve çıktısını hesaplamak için ifadeler tanımlayalım.

Her sembolün iletimi sırasında, ortalama olarak, formül tarafından belirlenen iletişim kanalından geçen bilgi miktarı

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

nerede: ben (Y, X) - karşılıklı bilgi, yani içerdiği bilgi miktarı Y Nispeten X;H(X) mesaj kaynağının entropisi; Y (X/Y)– gürültü ve bozulmanın varlığı ile ilişkili sembol başına bilgi kaybını belirleyen koşullu entropi.

Mesaj gönderirken X T süre T, oluşan n temel semboller, karşılıklı bilgi miktarının simetrisini dikkate alarak iletilen ortalama bilgi miktarı:

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

Bilgi aktarım hızı, kaynağın istatistiksel özelliklerine, kodlama yöntemine ve kanalın özelliklerine bağlıdır.

Ayrık bir iletişim kanalının bant genişliği

Mümkün olan maksimum değer, yani. tüm olasılık dağılım fonksiyonları kümesinde maksimum fonksiyonel aranır p (x).

Bant genişliği kanalın teknik özelliklerine bağlıdır (ekipmanın hızı, modülasyon türü, girişim ve bozulma düzeyi, vb.). Kanal kapasite birimleri şunlardır: , , , .

2.1 Parazitsiz ayrık iletişim kanalı

İletişim kanalında parazit yoksa, kanalın giriş ve çıkış sinyalleri açık, işlevsel bir bağımlılıkla bağlanır.

Bu durumda, koşullu entropi sıfıra eşittir ve kaynak ile alıcının koşulsuz entropileri eşittir, yani. alınan semboldeki iletilen sembole göre ortalama bilgi miktarı

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

Eğer bir X T- zaman başına karakter sayısı T, o zaman parazitsiz ayrı bir iletişim kanalı için bilgi aktarım hızı şuna eşittir:

nerede V = 1/ bir sembolün ortalama aktarım hızıdır.

Parazitsiz ayrı bir iletişim kanalı için bant genişliği

Çünkü maksimum entropi eşit olası sembollere karşılık gelir, o zaman tek tip dağılım için bant genişliği ve iletilen sembollerin istatistiksel bağımsızlığı şuna eşittir:

Shannon'ın bir kanal için ilk teoremi: Kaynak tarafından üretilen bilgi akışı, iletişim kanalının bant genişliğine yeterince yakınsa, yani.

o zaman tüm kaynak mesajların iletilmesini sağlayacak bir kodlama yöntemi bulmak her zaman mümkündür ve bilgi aktarım hızı kanal kapasitesine çok yakın olacaktır.

Teorem, nasıl kodlanacağı sorusuna cevap vermez.

örnek 1 Kaynak, olasılıkları olan 3 mesaj üretir:

p 1 = 0,1; p 2 = 0.2 vep 3 = 0,7.

Mesajlar bağımsızdır ve tek tip bir ikili kodda iletilir ( m = 2 ) 1 ms'lik bir sembol süresi ile. Girişim olmadan bir iletişim kanalı üzerinden bilgi aktarım hızını belirleyin.

Çözüm: Kaynağın entropisi,

[bps].

Tek tip bir kodla 3 mesajı iletmek için iki bit gereklidir, kod kombinasyonunun süresi 2t'dir.

Ortalama sinyal hızı

V =1/2 t = 500 .

bilgi aktarım hızı

C = vH = 500 × 1,16 = 580 [bps].

2.2 Gürültülü ayrık iletişim kanalı

Belleksiz ayrık iletişim kanallarını ele alacağız.

Hafızasız kanal Bir kanal, daha önce hangi sinyallerin iletilmiş olduğuna bakılmaksızın, iletilen her sinyal sembolünün girişimden etkilendiği bir kanal olarak adlandırılır. Yani girişim, semboller arasında ek bağıntılı bağlantılar oluşturmaz. "Hafızasız" adı, bir sonraki iletim sırasında kanalın önceki iletimlerin sonuçlarını hatırlamıyor gibi göründüğü anlamına gelir.

Kontrol

İletişim, iletişim, radyo elektroniği ve dijital cihazlar

İletişim kanalı - mesajları (sadece verileri değil) bir kaynaktan bir alıcıya (ve tam tersi) iletmek için bir teknik araçlar sistemi ve bir sinyal yayma ortamı. Dar anlamda (iletişim yolu) anlaşılan bir iletişim kanalı, yalnızca sinyal yayılımının fiziksel ortamını, örneğin bir fiziksel iletişim hattını temsil eder.

Soru numarası 3 “İletişim kanalları. İletişim kanallarının sınıflandırılması. İletişim kanalları parametreleri. Bir iletişim kanalı üzerinden sinyal iletimi koşulu.

Bağlantı

Bağlantı bir kaynaktan bir alıcıya (ve tam tersi) mesajların (sadece veri değil) iletilmesi için bir teknik araçlar sistemi ve bir sinyal yayma ortamı. Dar anlamda anlaşılan bir iletişim kanalı ( iletişim yolu ) yalnızca fiziksel bir iletişim hattı gibi fiziksel yayılma ortamını temsil eder.

İletişim kanalı, uzak cihazlar arasında sinyalleri iletmek için tasarlanmıştır. Sinyaller, kullanıcıya (insan) sunulması veya bilgisayar uygulama programları tarafından kullanılması amaçlanan bilgileri taşır.

İletişim kanalı aşağıdaki bileşenleri içerir:

1. verici cihaz;
2. alıcı cihaz;
3. çeşitli fiziksel nitelikteki iletim ortamı (Şekil 1) .

Verici tarafından oluşturulan bilgi taşıyan sinyal, iletim ortamından geçtikten sonra alıcı cihazın girişine beslenir. Ayrıca, bilgi sinyalden çıkarılır ve tüketiciye iletilir. Sinyalin fiziksel doğası, minimum zayıflama ve bozulma ile iletim ortamı boyunca yayılabilmesi için seçilir. Sinyal bir bilgi taşıyıcısı olarak gereklidir, bilgiyi kendisi taşımaz.

Şekil 1. İletişim kanalı (seçenek No. 1)

Şekil.2 İletişim kanalı (seçenek No. 2)

Şunlar. (kanal) teknik cihazdır (teknoloji + çevre).

sınıflandırma

Tam olarak üç tür sınıflandırma olacaktır. Zevkinizi ve renginizi seçin:

Sınıflandırma #1:

Aralarında en yaygın olanı birçok iletişim kanalı türü vardır.kablolu kanallar iletişim ( hava, kablo, ışık kılavuzu vb.) ve radyo kanalları (troposferik, uyduve benzeri.). Bu tür kanallar, sırayla, genellikle giriş ve çıkış sinyallerinin özelliklerine ve ayrıca sinyallerde zayıflama ve zayıflama gibi kanalda meydana gelen fenomenlere bağlı olarak sinyallerin özelliklerindeki değişime göre nitelenir.

Dağıtım ortamının türüne göre, iletişim kanalları aşağıdakilere ayrılır:

• kablolu;
• akustik;
• optik;
• kızılötesi;
• radyo kanalları.

İletişim kanalları ayrıca şu şekilde sınıflandırılır:

• sürekli (kanal sürekli sinyallerinin giriş ve çıkışında),
• ayrık veya dijital (kanalın ayrık sinyallerinin giriş ve çıkışında),
• sürekli-ayrık (kanal girişinde sürekli sinyallerde ve çıkışta ayrık sinyallerde),
• ayrık-sürekli (kanal girişinde ayrık sinyallerde ve çıkışta sürekli sinyallerde).

Kanallar olabilir doğrusal ve doğrusal olmayan, zaman ve uzay-zamansal.

İletişim kanallarının olası sınıflandırması frekans aralığına göre.

Bilgi iletim sistemleri, tek kanallı ve çok kanallı . Sistem tipi iletişim kanalı tarafından belirlenir. İletişim sistemi aynı tür iletişim kanalları üzerine kuruluysa, adı kanalların tipik adıyla belirlenir. Aksi takdirde, sınıflandırma özelliklerinin belirtilmesi kullanılır.

Sınıflandırma No. 2 (daha detaylı):

1. Kullanılan frekans aralığına göre sınıflandırma

• Kilometre (LW) 1-10 km, 30-300 kHz;
• Hektometre (SV) 100-1000 m, 300-3000 kHz;
• Dekametre (HF) 10-100 m, 3-30 MHz;
• Metre (OG) 1-10 m, 30-300 MHz;
• Desimetre (UHF) 10-100 cm, 300-3000 MHz;
• Santimetre (SMW) 1-10 cm, 3-30 GHz;
• Milimetre (MMV) 1-10 mm, 30-300 GHz;
• Ondalık (DMMV) 0.1-1 mm, 300-3000 GHz.
  1. İletişim hatlarının yönüne göre
     • yönlendirilmiş ( farklı iletkenler kullanılır):
• koaksiyel,
• bakır iletkenlere dayalı bükümlü çiftler,
• Fiber optik.
  • yönsüz (radyo bağlantıları);
• Görüş Hattı;
• troposferik;
• iyonosferik
• Uzay;
• radyo rölesi (desimetre ve daha kısa radyo dalgalarında yeniden iletim).
  1. 
     Gönderilen mesajların türü:
• telgraf;
• telefon;
• veri transferi;
• faks.
  1. Sinyal türü:
• analog;
• dijital;
• dürtü.
  1. Modülasyon türüne göre (manipülasyon)
     • Analog haberleşme sistemlerinde:
• genlik modülasyonu ile;
• tek yan bant modülasyonu ile;
• frekans modülasyonu ile
• Dijital iletişim sistemlerinde:
• genlik manipülasyonu ile;
• frekans kaydırmalı anahtarlama ile;
• faz kaydırmalı anahtarlama ile;
• göreli faz kaydırmalı anahtarlama ile;
• ton anahtarlama ile (tek elemanlar alt taşıyıcı salınımını (tonunu) manipüle eder, ardından manipülasyon daha yüksek bir frekansta gerçekleştirilir).
  1. Radyo sinyali tabanının değerine göre
• geniş bant (B>> 1);
• dar bant (B»1).

7. Aynı anda iletilen mesajların sayısına göre

• tek kanal;
• çok kanallı (frekans, zaman, kanalların kod bölümü);
  

8. Mesaj yönüne göre

• tek taraflı;
• iki taraflı.
  9. Mesaj alışverişi sırasına göre
• tek yönlü iletişimher radyo istasyonunun iletim ve alımının sırayla gerçekleştirildiği iki yönlü radyo iletişimi;
• çift ​​yönlü iletişimiletim ve alım aynı anda gerçekleştirilir (en verimli);
• yarı dubleksİletimden alıma otomatik geçişi ve muhataba tekrar sorma imkanı sağlayan tek yönlü anlamına gelir.

10. İletilen bilgileri koruma yolları ile

• açık iletişim;
• kapalı iletişim (gizli).

11. Bilgi alışverişinin otomasyon derecesine göre

• operatör tarafından gerçekleştirilen manuel radyo kontrolü ve mesajlaşma;
• sadece otomatik bilgiler manuel olarak girilir;
• otomatik mesaj alışverişi işlemi, bir operatörün katılımı olmadan otomatik bir cihaz ve bir bilgisayar arasında gerçekleştirilir.

Sınıflandırma No. 3 (bir şey tekrarlanabilir):

1. Randevu ile

Telefon

Telgraf

televizyon

- yayın

2. İletim yönüne göre

- tek yönlü (yalnızca tek yönde iletim)

- yarım dubleks (her iki yönde dönüşümlü olarak iletim)

- dubleks (her iki yönde aynı anda ilet)

3. İletişim hattının doğası gereği

Mekanik

hidrolik

Akustik

- elektrik (kablolu)

- radyo (kablosuz)

Optik

4. İletişim kanalının giriş ve çıkışındaki sinyallerin doğası gereği

- analog (sürekli)

- zamanda ayrık

- sinyal seviyesine göre ayrık

- dijital (hem zaman hem de düzey olarak ayrık)

5. İletişim hattı başına kanal sayısına göre

tek kanal

çok kanallı

Ve burada başka bir çizim:

Şek. 3. İletişim hatlarının sınıflandırılması.

İletişim kanallarının özellikleri (parametreleri)

1. Kanal aktarım işlevi: formda sunulangenlik-frekans karakteristiği (AFC) ve iletilen sinyalin tüm olası frekansları için girişindeki genliğe kıyasla iletişim kanalının çıkışındaki sinüzoidin genliğinin nasıl azaldığını gösterir. Kanalın normalleştirilmiş frekans yanıtı Şekil 4'te gösterilmektedir. Gerçek bir kanalın frekans yanıtını bilmek, hemen hemen her giriş sinyali için çıkış sinyalinin şeklini belirlemenizi sağlar. Bunu yapmak için, giriş sinyalinin spektrumunu bulmak, onu oluşturan harmoniklerin genliğini genlik-frekans karakteristiğine göre dönüştürmek ve sonra dönüştürülmüş harmonikleri ekleyerek çıkış sinyalinin şeklini bulmak gerekir. Genlik-frekans karakteristiğinin deneysel doğrulaması için, giriş sinyallerinde meydana gelebilecek sıfırdan bazı maksimum değerlere kadar tüm frekans aralığında kanalı referans (genlikte eşit) sinüzoidlerle test etmek gerekir. Ayrıca, giriş sinüzoidlerinin frekansını küçük bir adımla değiştirmeniz gerekir, bu da deney sayısının büyük olması gerektiği anlamına gelir.

- çıkış sinyalinin spektrumunun girişe oranı
Bant genişliği

Şekil.4 Kanalın normalleştirilmiş frekans yanıtı

1. Bant genişliği: frekans yanıtının türev bir özelliğidir. Çıkış sinyalinin genliğinin girişe oranının önceden belirlenmiş bir sınırı aştığı sürekli bir frekans aralığıdır, yani bant genişliği, bu sinyalin iletişim kanalı üzerinden iletildiği sinyalin frekans aralığını belirler. önemli bozulma. Tipik olarak, bant genişliği maksimum frekans yanıtının 0,7'sinde ölçülür. Bant genişliği, iletişim kanalı üzerinden mümkün olan maksimum bilgi aktarım hızını büyük ölçüde etkiler.
2. Çürümek : belirli bir frekanstaki bir sinyal bir kanal üzerinden iletildiğinde, bir sinyalin genliği veya gücündeki nispi azalma olarak tanımlanır. Çoğu zaman, kanalın çalışması sırasında, iletilen sinyalin temel frekansı, yani harmoniği en yüksek genliğe ve güce sahip olan frekans önceden bilinir. Bu nedenle, kanal üzerinden iletilen sinyallerin distorsiyonunu yaklaşık olarak tahmin etmek için bu frekanstaki zayıflamayı bilmek yeterlidir. İletilen sinyalin birkaç temel harmoniğine karşılık gelen birkaç frekanstaki zayıflama biliniyorsa, daha doğru tahminler mümkündür.

Zayıflama genellikle desibel (dB) cinsinden ölçülür ve aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:, nerede

kanal çıkışındaki sinyal gücü,

kanal girişindeki sinyal gücü.

Zayıflama her zaman belirli bir frekans için hesaplanır ve kanal uzunluğu ile ilgilidir. Uygulamada, "belirli zayıflama" kavramı her zaman kullanılır, yani. birim kanal uzunluğu başına sinyal zayıflaması, örneğin 0,1 dB/metre zayıflama.

1. İletim hızı: birim zaman başına kanal üzerinden iletilen bit sayısını karakterize eder. Saniyedeki bit cinsinden ölçülür bps , ayrıca türetilmiş birimler:Kb/sn, Mb/sn, Gb/sn. İletim hızı, kanal bant genişliğine, gürültü seviyesine, kodlama tipine ve modülasyona bağlıdır.
2. Kanal gürültüsü bağışıklığı: girişim koşulları altında sinyal iletimi sağlama yeteneğini karakterize eder. Girişim ikiye ayrılır dahili (temsil etmekekipmanın termal gürültüsü) ve harici (çeşitli veiletim ortamına bağlıdır). Kanalın gürültü bağışıklığı, alıcı-vericide gömülü olan alınan sinyali işlemek için donanıma ve algoritmik çözümlere bağlıdır.Gürültü bağışıklığıkanal üzerinden sinyal vermearttırılabilir pahasına kodlama ve özel işleme sinyal.
3. Dinamik Aralık: kanal tarafından iletilen maksimum sinyal gücünün minimuma oranının logaritması.
4. Gürültü bağışıklığı:Bu gürültü bağışıklığıdır.e. girişim bağışıklığı.

İletişim kanalları üzerinden sinyal iletiminin koşulu.

Kanal aslında bir filtredir. Sinyalin bozulma olmadan geçmesi için, bu kanalın hacminin sinyalden büyük veya ona eşit olması gerekir (bkz. Şekil).

Matematiksel olarak, koşul aşağıdaki gibi yazılabilir: , nerede

; (1)

Yukarıdaki formüllerde

kanal bant genişliği veya kanalın normalleştirilmiş sinyal zayıflamasıyla kaçırabileceği frekans bandı;

kanaldaki izin verilen maksimum sinyal seviyesinin, bu tür kanallar için normalleştirilmiş parazit seviyesine oranına eşit dinamik aralık;

kanalın veri iletimi için kullanıldığı süre;

sinyal frekans spektrumunun genişliği, yani sinyal tarafından işgal edilen frekans spektrum ölçeğindeki aralık;

kanaldaki ortalama sinyal gücünün ortalama girişim gücüne oranına eşit dinamik aralık;

sinyalin süresi veya varlığının süresi.

Bir koşul yazmanın başka bir biçimi (genişletilmiş):

P. S .: Bazı kaynaklarda "Kanal hacmi" parametresi de iletişim kanalının parametrelerinden biri olarak belirtilir, ancak her yerde değil. Matematiksel formül yukarıda (1)'de verilmiştir.

Edebiyat

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

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

Bilgisayar telekomünikasyon sistemleri birkaç bilgisayar arasında bir mesafede bilgi alışverişi denir.

Bilgisayar iletişim kanalları aşağıdaki kriterlere göre sınıflandırılabilir:

• kodlama yöntemine göre bilgi dijital ve analog olarak ayrılabilir;
• iletişim yöntemine göre adanmış ve anahtarlamalı olarak ayrılabilir;
• bilgi iletme yöntemine göre kablolu ve kablosuz, optik olarak ayrılırlar.

analog- analog kanallar aracılığıyla, iletilen bilgi sürekli bir biçimde, yani fiziksel bir niceliğin sürekli bir dizi değeri biçiminde sunulur.

Dijital- bunlar, iletilen bilgilerin bir veya daha fazla fiziksel nitelikteki dijital (ayrık, darbe) sinyaller biçiminde iletildiği kanallardır.

Anahtarlı- bunlar, iletişim oturumu sona erdikten sonra, böyle bir kanal bozulduğunda, yalnızca onlar aracılığıyla bilgi iletimi için ayrı bölümlerden oluşturulan kanallardır.

Özel kanallar- bunlar uzun süredir organize edilmiş, uzunluk ve verim açısından sabit özelliklere sahip kanallardır.

İletişim kanallarının temel özellikleri bilgi aktarım hızı, güvenilirlik, maliyet, geliştirme rezervlerini içerir.

Bilgi aktarım hızı, bit/s ve baud cinsinden ölçülür. Sinyal bilgisi parametresindeki saniye başına değişiklik sayısı baud cinsinden ölçülür.

Baud- bu, değişiminin büyüklüğünden bağımsız olarak, saniyede bir sinyalin (örneğin, bir darbe) iletildiği hızdır. Bit/sn ölçü birimi, iletişim kanalındaki ve basit sinyal kodlama yöntemlerindeki tek bir sinyal değişikliğine karşılık gelir; herhangi bir değişiklik yalnızca tek olduğunda, şu varsayılabilir: 1 baud = 1 bit / s; 1 kbaud = 103 bps; 1 Mbaud = 106 bps, vb.

Veri elemanı iki ile değil, herhangi bir sinyal parametresinin çok sayıda değeri ile temsil edilebiliyorsa, 1 baud değeri saniyede 1 bitten fazla olacaktır.

Güvenilirlik- kayıp ve değişiklik olmadan bilgi aktarımı. Verici ve alıcı, bilgi kaynağını ve alıcısını bir iletişim kanalına bağlayan veri iletim ekipmanıdır. Veri iletişim ekipmanı örnekleri, modemler, terminal adaptörleri, ağ kartları vb.

Uzun mesafelerde iletilen sinyalin kalitesini artırmak için ek ekipman kullanılır: tekrarlayıcılar, anahtarlar, hub'lar, yönlendiriciler, çoklayıcılar.

Bu ilkelere dayanarak, iletişim kanalının bant genişliği dikkate alınarak sınıflandırma esas alınır:

• düşük hızlı iletişim kanalları, içlerindeki bilgi aktarım hızı 50 ila 200 bps arasındadır;
• orta hızlı iletişim kanalları, içlerindeki iletim hızı 300 ila 9600 bps arasında ve yeni standartlarda 56.000 bps'ye kadar;
• 56.000 bps'nin üzerinde bilgi aktarım hızları sağlayan yüksek hızlı (geniş bant) iletişim kanalları.

Kanalın hız özellikleri büyük ölçüde kullanılan kablolara bağlıdır.

bükülü çift- bunlar, normal çapı 1 mm olan, spiral şeklinde çiftler halinde bükülmüş yalıtımlı bakır tellerdir. Bu, birkaç bitişik bükümlü çiftin elektromanyetik etkileşimini azaltmanıza izin verir.

Bükümlü çiftin en yaygın uygulaması telefon hattıdır. Uzun mesafeler boyunca uzanan bükümlü çiftler, üzerine koruyucu bir kaplamanın yerleştirildiği bir kabloda birleştirilir. Bu tür kabloların içindeki tel çiftleri bükülmemiş olsaydı, içlerinden geçen sinyaller üst üste gelirdi. Direklere gerilmiş birkaç santimetre çapında telefon kabloları görülüyor.

Bükümlü çiftler, analog ve dijital sinyalleri iletmek için kullanılır. Bant genişliği telin çapına ve uzunluğuna bağlıdır, ancak uzun mesafelerde saniyede birkaç megabite ulaşabilir.

İki tür bükümlü çift vardır:

• Korumasız bükümlü çiftler Oldukça yüksek bir verime sahiptirler, kullanımı kolaydır, topraklamaya ihtiyaç duymazlar ve düşük fiyatları nedeniyle yaygın olarak kullanılırlar. Korumasız bükümlü çift, alan gücünü artırabileceğinden sınırlı bilgileri işleyen bir yerel alan ağında kullanılmaz.
• Korumalı bükümlü çiftler iyi teknik özelliklere sahiptir, ancak pahalı, sert ve kullanımı uygun değildir ve topraklama gerektirir. Bu kablo türü, çoğunlukla bilgiye sınırlı erişimi olan ağlarda kullanılır.

Koaksiyel kablo- veri iletimi araçları. Bükümlü çiftten daha iyi korumalıdır, bu nedenle daha yüksek hızlarda daha uzun mesafelerde veri taşıyabilir. İki tip kablo yaygın olarak kullanılmaktadır. Biri yalnızca dijital sinyali iletmek için kullanılır, diğeri ise analog sinyal için kullanılır.

Bir koaksiyel kablo, kablonun ortasında bulunan yalıtılmış bir katı bakır telden oluşur. İzolasyonun üzerine genellikle ince bir bakır ağ şeklinde yapılmış silindirik bir iletken gerilir. Dış koruyucu bir yalıtım tabakası (plastik kılıf) ile kaplanmıştır. Koaksiyel kablonun tasarımı ve özel koruma türü, yüksek bant genişliği ve mükemmel gürültü bağışıklığı sağlar.

Telekomünikasyon için koaksiyel kablolar iki gruba ayrılır:

• "kalın" koaksiyeller;
• "ince" koaksiyeller.

Kalın koaksiyel kablonun dış çapı 12,5 mm'dir ve iyi elektriksel ve mekanik performans sağlamak için yeterince kalın bir iletkene (2,17 mm) sahiptir.

Kalın bir koaksiyel kablo üzerinden veri aktarım hızı 50 Mbps'ye kadardır, ancak onunla çalışmanın belirli zorluğu ve önemli maliyeti göz önüne alındığında, onu veri ağlarında kullanmak her zaman mümkün değildir.

İnce bir koaksiyel kablo 5-6 mm dış çapa sahiptir, daha ucuz ve kullanımı daha uygundur, ancak içindeki ince bir iletken (0,9 mm) daha kötü elektriksel ve mekanik özelliklere neden olur. "İnce" koaksiyel üzerinden veri aktarım hızı 10 Mbps'yi geçmez.

Koaksiyel kablolar telefon sistemlerinde yaygın olarak kullanılıyordu, ancak uzun hatlarda yerini fiber optik kablolar alıyor. Bununla birlikte, koaksiyel kablolar, kablolu televizyon için yaygın olarak kullanılmaktadır.

Fiber optik kablolar yapısı bükümlü bir çift kabloya benzer. Fiber optik kablonun temeli, içinden ışığın yayıldığı, katı bir dolgu maddesi ile çevrelenmiş ve 125 mikron çapında koruyucu bir kılıf içine yerleştirilmiş bir cam çekirdektir.

Bir kablo, bir ila birkaç yüz bu tür çekirdek içerebilir. Çekirdek, çekirdekten daha düşük kırılma indisine sahip bir cam tabakası ile kaplanmıştır. Işığın çekirdekten kaçmasını daha güvenilir bir şekilde önlemek için tasarlanmıştır.

Dış katman, camı koruyan plastik bir kabuktur. Fiber optik kablo boyunca yayılan ışık huzmesinin kaynağı, elektrik sinyallerinin optik sinyallere, örneğin bir LED veya bir yarı iletken lazere dönüştürücüsüdür.

Kodlama bilgisi, ışık huzmesinin yoğunluğu değiştirilerek gerçekleştirilir. Bir ışık demetinin bir fiberden iletilmesinin fiziksel temeli, minimum sinyal zayıflaması, harici elektromanyetik alanlara karşı en yüksek koruma ve yüksek iletim hızı sağlayan ışının fiber duvarlardan toplam iç yansıması ilkesidir. Çok sayıda fibere sahip olan fiber optik kablo, çok sayıda mesajı iletebilir. Kablonun diğer ucunda alıcı cihaz, ışık sinyallerini elektrik sinyallerine dönüştürür.

Fiber optik kablo üzerinden veri aktarım hızı 1000 Mbps'ye ulaşır, ancak çok pahalıdır ve yalnızca kritik ana hat iletişim kanallarını döşemek için kullanılır. Böyle bir kablo, kıtaların yanı sıra dünyanın birçok ülkesinin başkentlerini ve büyük şehirlerini birbirine bağlar.

Bilgisayar ağlarında ve internette fiber optik kablo en kritik alanlarında kullanılmaktadır. Fiber optik kanalların olanakları gerçekten sonsuzdur: bir kalın omurga fiber optik kablo, aynı anda birkaç yüz bin telefon kanalını, birkaç bin video telefon kanalını ve yaklaşık bin televizyon kanalını düzenleyebilir.

Şu anda, kablosuz iletişim türleri yaygın olarak kullanılmaktadır: radyo kanalları, kızılötesi ve milimetre radyasyonu.

Radyo kanalı havadan yayılan kablosuz bir iletişim kanalıdır. Bir radyo veri iletim sistemi, bir radyo vericisi ve veri iletimi için kullanılan elektromanyetik spektrumun frekans bandı tarafından belirlenen aynı radyo dalgası bandına ayarlanmış bir radyo alıcısı içerir.

Böyle bir veri iletim sistemine basitçe radyo kanalı denir. Radyo kanalı üzerinden veri iletim hızları pratik olarak sınırsızdır (alıcı-verici ekipmanının bant genişliği ile sınırlıdır). Yüksek hızlı radyo erişimi, kullanıcılara 2 Mbps ve daha yüksek aktarım hızına sahip kanallar sağlar. Yakın gelecekte 20-50 Mbps hızında radyo kanalları bekleniyor.

Kablo kullanmadan kızılötesi ve milimetre dalga radyasyonu, kısa mesafelerde iletişim için yaygın olarak kullanılmaktadır. Televizyonlar ve VCR'ler için uzaktan kumandalar kızılötesi radyasyon kullanır. Nispeten yönlü, ucuz ve kurulumu kolaydır, ancak büyük bir dezavantajı vardır: kızılötesi radyasyon katı nesnelerden geçmez. Öte yandan kızılötesi dalgaların duvarlardan geçmemesi de olumlu bir durumdur. Sonuçta bu, radyo sistemine kıyasla kızılötesi sistemin dinleme güvenliğini arttırır.

Bu nedenle, kızılötesi iletişim sisteminin kullanımı, radyo iletişiminden farklı olarak (ISM bantları hariç) bir devlet lisansı gerektirmez. Kızılötesi aralıktaki iletişim, masaüstü bilgisayar sistemlerinde (örneğin, dizüstü bilgisayarları yazıcılara bağlamak için) kullanılır, ancak yine de telekomünikasyonda önemli bir rol oynamaz.

Kablosuz iletişim kanalları gürültü bağışıklığı zayıftır, ancak kullanıcıya maksimum hareketlilik ve iletişim verimliliği sağlar. Bilgisayar ağlarında, veri iletimi için kablosuz iletişim kanalları çoğunlukla geleneksel kablo teknolojilerinin kullanımının zor veya basitçe imkansız olduğu durumlarda kullanılır.

Ancak yakın gelecekte durum değişebilir - yeni bir Bluetooth kablosuz teknolojisinin geliştirilmesi aktif olarak devam etmektedir. Bluetooth, kablosuz telefonlar, bilgisayarlar ve çeşitli çevre birimlerinin görüş hattı gereksiniminin ihlal edildiği durumlarda bile iletişim kurmasını sağlayan kısa mesafelerde radyo kanalları üzerinden veri iletimi sağlayan bir teknolojidir.

Başlangıçta Bluetooth, yalnızca çeşitli taşınabilir cihazlar arasındaki kızılötesi bağlantılara bir alternatif olarak kabul edildi. Ancak şimdi uzmanlar Bluetooth'un yaygın kullanımı için iki yön öngörüyorlar.

Birincisi, çeşitli elektronik ekipmanları, özellikle bilgisayarlar, televizyonlar vb. içeren ev ağlarıdır. İkinci, çok daha önemli yön, Bluetooth standardının geleneksel kablolu teknolojilerin yerini alacak şekilde konumlandığı küçük firmaların ofislerinin yerel alan ağlarıdır. Bluetooth'un dezavantajı nispeten düşük veri aktarım hızıdır - 720 Kbps'yi geçmez, bu nedenle bu teknoloji video sinyali iletimi sağlayamaz.

İletişim kanalları üzerinden bilgi iletmek için özel kodlar kullanılır. Bunlar, ISO (Uluslararası Standardizasyon Örgütü) - Uluslararası Standardizasyon Örgütü (ISO) veya Uluslararası Telefon ve Telgraf Danışma Komitesi (CCITT) tarafından standartlaştırılmış ve tanımlanmıştır.

İletişim kanalları için en yaygın iletim kodu, neredeyse tüm dünyada bilgi alışverişi için kabul edilen KOI-7 kodudur. KOI-7, 128 karakterlik tabloları kodlamanıza izin verir, yani aslında yalnızca İngilizce ve sayısal verileri kodlar. Ulusal alfabelerin karakterlerini kodlamak için KOI-8 olarak adlandırılan KOI-7 kodunun bir modifikasyonu kullanılır. Bu, sayısal verilerin yanı sıra İngilizce ve ulusal alfabelerin 2 8 = 256 karakterini kodlayan sekiz bitlik bir kod tablosudur. Rus dili için, Ukraynaca - KOI-8U, vb. için KOI-8R tablosu kullanılır. Ayrıca son yıllarda ASCII, Win-1251, Unicode kod tablolarında veri iletimi de yaygın olarak geliştirilmiştir.

Bilgisayarlar bir arabirim kablosu ve iki telli bir iletişim hattı kullanılarak bir kompleks halinde birleştirildiğinde, bilgisayarlar arasındaki başka bir iletişim yöntemine dikkat edilmelidir.

Not. Bir arabirim kablosu, sinyalleri bir bilgisayar aygıtından diğerine taşıyan bir dizi teldir. Hızı sağlamak için her sinyale ayrı bir kablo tahsis edilmiştir. Sinyaller belirli bir sırayla ve belirli kombinasyonlarda iletilir.

Bir kod kombinasyonunu iletmek için, bu kombinasyonun içerdiği bit sayısı kadar satır kullanılır. Her bit ayrı bir kablo üzerinden iletilir. Paralel iletim mi yoksa iletim mi paralel kod. Yerel ICC'yi düzenlerken, bilgisayarların iç iletişimi için ve ağ aboneleri arasındaki küçük mesafelerde böyle bir aktarım tercih edilir. Paralel kodla iletim, yüksek performans sağlar, ancak fiziksel bir iletim ortamının oluşturulması için daha yüksek maliyetler gerektirir ve gürültü bağışıklığı zayıftır. Bilgisayar ağlarında paralel kodlarla iletim kullanılmaz.

Bir kod sözcüğünü iki telli bir hat üzerinden iletmek için, bir grup bit, bir tel üzerinden bit bit iletilir. Bu bilgi aktarımıdır. sıralı kod. Elbette daha yavaştır, çünkü bir bilgisayarda daha fazla işlem yapmak için verilerin paralel bir koda dönüştürülmesini gerektirir, ancak mesajların uzun mesafelerde iletilmesi için daha uygun maliyetlidir.