Демодуляция – Разуплотнение – Декодирование.

Организация системы электросвязи включает в себя как приёмо-передающий тракт канала связи, так и сам физический канал связи и оконечные приёмо-передающие устройства.

4.3. Среда передачи

В коммуникационных системах средой передачи называют путь, по которому сигнал распределяется от передатчика к приёмнику.

Линии связи обеспечивают прохождение сигналов в нужном направлении и на необходимое расстояние. Современные линии связи представляют собою дорогостоящие сооружения. На их долю приходится до 70-80 % от стоимости сетей электросвязи. В зависимости от среды, по которой передаются сигналы, все существующие типы линий связи принято делить на две группы — проводные и беспроводные (радиолинии).

К проводным относятся все типы линий, в которых сигналы распространяются вдоль специальной, искусственно создаваемой и непрерывной направляющей среды. Специалисты часто называют все проводные линии по названию наиболее часто употребляемого для их изготовления материала – «медь»

По сложившейся терминологии такие проводные линии называются воздушными линиями связи. Проводные линии, образованные проводами, имеющими изоляционные покрытия и помещенные в специальные защитные оболочки, называются кабельными линиями связи, или кабелями связи.

К проводным линиям относятся также использующие в качестве среды распространения сигналов диэлектрические материалы, в частности тонкие стеклянные волокна. Такие линии получили назва­ние волоконно-оптических линий связи (ВОЛС).

Термин радиолиния распространяется на все типы линий, в которых сиг­налы электросвязи, преобразованные в радиосигналы, передаются в открытом пространстве в виде радиоволн.

При использовании систем передачи данных важнейшими параметрами являются скорость передачи данных и расстояние, на которое осуществляется передача. Чем больше скорость передачи данных и расстояние передачи, тем лучше канал связи. Имеется ряд факторов, определяющих скорость и расстояние передачи данных.

Полоса частот. При прочих равных условиях, чем больше полоса частот, тем выше максимально допустимая скорость передачи данных.

Искажения сигнала. Наиболее распространённым искажением является затухание передающегося сигнала, которое ограничивает расстояние его передачи.

Помеха. Вызывается сигналами в перекрывающихся частотных диапазонах и может исказить или уничтожить передаваемый сигнал. Снизить уровень помех можно специальными методами, например правильным экранированием жил кабеля связи.

Число приёмных устройств. Возможна линия связи как между двух точек, так и коллективный канал со множеством подключённых устройств. Каждое дополнительное устройство вызывает дополнительное затухание и искажение, что ограничивает расстояние и скорость передачи данных.

На рис. 4.13 приведены спектр электромагнитных сигналов и рабочие частоты различных средств кабельной и беспроводной связи.

Ч

10⁶

10⁵

10⁴

10³

10²

10¹

10⁰

10^-1

10^-2

10^-3

10^-4

10^-5

10²

10³

10⁴

10⁵

10⁶

10⁷

10⁸

10⁹

10¹⁰

10¹¹

10¹²

10¹³

10¹⁵

10¹⁴

^ELF

^VF

^VLF

^LF

^MF

^HF

^VHF

^UHF

^SHF

Сети питания и телефонные сети

Вращающиеся генераторы

Музыкальные инструменты

Голосовые микрофоны

Инфракрасные волны

Лазеры

Системы управления

Дальномеры

Радиосигналы

Радио и телевидение

Электронные трубки

Интегральные схемы

Сотовая телефония

Видимый

свет

^EHF

астота (Гц)

Микроволны

Радар

Микроволновые антенны

Магнетроны

Передача микроволн вдоль Земли или через спутник

Витая пара

Коаксиальный кабель

Радио в FM -диапазоне и ТВ

Радио на средних волнах

Оптоволокно

10^-6

Длина волны в пространстве (м)

Рис. 4.13. Спектры электромагнитных волн, используемых для связи

При этом используется следующая аббревиатура:

• ELF – Extremely Low Frequency (сверхнизкая чистота);

• VF – Voice Frequency (тональная частота);

• VLF – Very Low Frequency (очень низкая частота);

• LF – Low Frequency (низкая частота / «длинные волны»);

• MF – Medium Frequency (промежуточная частота / «средние волны»);

• HF – High Frequency (высокая частота / «короткие волны»);

• VHF – Very High Frequency (очень высокая частота);

• UHF – Ultrahigh Frequency (ультравысокая частота);

• SHF – Superhigh Frequency (сверхвысокая частота);

• EHF – Extremely High Frequency (крайне высокая чистота).

Проводные линии электросвязи

В табл. 4.3 собраны параметры наиболее распространённых проводных линий электросвязи, предназначенных для передачи данных на большие расстояния.

Витая пара является самой дешёвой и распространённой средой передачи данных. Она состоит из двух изолированных медных проводов, свитых друг с другом. Витая пара широко используется внутри зданий для объединения компьютеров в локальные сети, использующие скорость передачи данных около 10 Мбит/с.

Таблица 2.3

Наименование	Диапазон частот кГц	Характерное значение		Длина плеча км
		затухание дБ/км на 1 кГц	задержка мкс/км
Витая пара (с загрузкой)	0 - 3,5	0,2	50	2
Витая пара (многопарная)	0 – 1х103	3,0	5	2
Коаксиальный кабель	0 – 500х103	7,0	4	1 - 9
Оптическое волокно	180-370х106	0,2 - 0,5	5	40

Обычно несколько витых пар объединяются в кабель, обёрнутый в плотную защитную оболочку. Скручивание пары приводит к снижению перекрёстных помех от соседних проводов пары. Шаг скрутки лежит в пределах от 5 до 15 см. Толщина проводов пары лежит в пределах 0,4–0,9 мм.

В 1991 году ассоциация электронной промышленности опубликовала стандарт EIA – 568, который определяет использование экранированной пары для передачи данных внутри здания. Согласно этому стандарту различают три категории неэкранированной витой пары по ширине полосы пропускания:

• Категория 3 – менее 16 МГц;

• Категория 4 – менее 20 МГц;

• Категория 3 – менее 100 МГц.

Как видно из рисунка, изолированные проводники симметричного кабеля помещены в металлическую трубку, служащую экраном, защищающим проводники от помех различных внешних электромагнитных полей. Поверх экрана имеется изолирующая оболочка, предохраняющая кабель от влияния агрессивных сред.

Кабельные линии связи сегодня являются основным типом  проводных линий. По конструкции и взаимному расположению проводников различают симметричные и коаксиальные кабели. Основными элементами кабелей являются токопроводящие жилы (пара проводов), образующие электрическую цепь. На рис. 4.14 показана конструкция однопарных симметричного и коаксиального кабелей.

Рис.4.14. Однопарные кабели связи: а – симметричный; б – коаксиальный

В коаксиальных кабелях взаимное расположение проводников обеспечивается с помощью специальной арматуры, изготавливаемой из диэлектрического материала. Внеш­ний проводник пары имеет изолирующую оболочку. В симметрич­ных кабелях цепи образуются с помощью одинаковых по конструк­ции изолированных проводников. Электрические цепи в коаксиаль­ных кабелях образуются двумя цилиндрическими проводниками с совмещенными осями, причем один проводник (сплошной ци­линдр) расположен внутри другого, полого.

Для создания унифицированных линий связи используются комбинированные междугородные кабели, содержащие симметрические, коаксиальные пары и бронированную оболочку. В качестве примера на рис. 4.15 приводится междугородний кабель КМБ – 8/6.

По условиям прокладки и эксплуатации различают подзем­ные, подвесные и подводные кабели.

Оптическое волокно. По волоконно-оптическим линиям принципиально можно организовать передачу до миллиона телефонных сигналов одновременно. Внешне оптические кабели мало отличаются от традиционных кабелей связи. Однако вместо токопроводящих металлических жил в них применяются тонкие (диаметром 125... 150 мкм) двухслойные стеклянные волокна – световоды, которые являются средой, по которой передаются сигналы электросвязи в оптическом диапазоне частот (10" - I0¹⁵ Гц).

Принцип распространения светового луча вдоль двухслойного волокна показан на рис. 4.16.

        

Рис. 4.15. Комбинированный междугородный кабель КМБ-8/6