Первичное преобразование сигналов и сообщений
В соответствие со структурной схемой передачи сообщений на входе и выходе системы имеются устройства, осуществляющие преобразования сообщения в электрический сигнал (датчики): контактные и бесконтактные, дискретные и непрерывные, с чувствительными элементами различной природы. Среди них можно выделить:
датчики непрерывных и дискретных сигналов температуры, давления, ... ,
сигнальные датчики пожара, наличия и перемещения предмета или явления (извещатель, клавиатура, перфокарта, излучатель, ... ),
преобразователи звуковых и видеосообщений (речь, музыка, фото, кино, ..),
факсимильные устройства,
телевизионные устройства,
телеграфные устройства,
устройства передачи данных по металлическим и оптоволоконным проводам, водопроводным трубам.
Датчики дискретных сигналов широко используются в системах обработки данных и автоматизированных системах управления технологическими процессами (клавишные устройства: нажатия (тактильные) и прикосновения (сенсорные). контактные и бесконтактные, оптически-имитационные ультрафиолетовые, жёсткие и гибкие). В системах охраны авто информацию формируют более 5 видов датчиков.
1.3. ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕРВИЧНЫХ СИГНАЛОВ (Гаранин- 2001)
Описание сигналов электросвязи необходимо для их адекватной обработки в процессе передачи. Описанием сигнала может служить некоторая функция времени. Определив каким-либо образом данную функцию, определим и сигнал. Однако такое полное определение сигнала не всегда требуется. Достаточно описание в виде нескольких параметров, характеризующих основные свойства сигнала с точки зрения его передачи (частота. Динамический диапазон, пик-фактор,..).
Основными первичными сигналами электросвязи являются: телефонный, звукового вещания, факсимильный, телевизионный, телеграфный, передачи данных.
Телефонный (речевой) сигнал. Звуки речи образуются в результате прохождения воздушного потока из легких через голосовые связки и полости рта и носа. При разговоре частота основного тона f, меняется в значительных пределах. Существуют 80-320 Гц (бас), тенор 130-520 Гц (женский и детский голоса). Импульсы основного тона содержат большое число гармоник (до 40) (2f,, ..., на рис.1.3), причем их амплитуды убывают с увеличением частоты со скоростью приблизительно 12 дБ на октаву (кривая 1 на рис.1.3).
В процессе прохождения воздушного потока из легких через голосовые связки и полости рта и носа образуются звуки речи, причем распределение мощности по спектру меняется (кривая 2 на рис.1.3). Области повышенной мощности называются формантами (см. рис.1.3). Различные звуки речи содержат от двух до четырех формант. Высокое качество передачи телефонного сигнала характеризуется уровнем громкости, разборчивостью, естественным звучанием голоса, низким уровнем помех. Эти факторы определяют требования к телефонным каналам.
Энергетический спектр речевого сигнала — область частот, в которой сосредоточена основная энергия сигнала (рис.1.4): квадрата звукового давления; П,— порог слышмости (минимальное звуковое давление, которое начинает ощущаться человеком с нормальным слухом на частотах 600...800 Гц) - см. Справочник, с. 76
Речь представляет собой широкополосный процесс, ухо человека воспринимает16-20000 Гц (установлено, однако, что качество речи получается вполне удовлетворительным при ограничении спектра частотами 300...3400 Гц, поэтому эти частоты приняты ITU-Т в качестве границ эффективного спектра речи. При указанной полосе частот слоговая разборчивость составляет около 90%, разборчивость фраз — более 99 % и сохраняется удовлетворительная натуральность звучания).
Сигналы звукового вещания. Источником звука при передаче программ вещания обычно являются музыкальные инструменты или голос человека.
Частотный спектр сигнала вещания расположен в полосе частот 15...20000 Гц. При передаче как телефонного сигнала, так и сигналов вещания полоса частот ограничивается. Для достаточно высокого качества (каналы вещания первого класса) эффективная полоса частот должна составлять 0,05...10 кГц, для безукоризненного воспроизведения программ (каналы высшего класса) 0,03...15 кГц.
Факсимильный сигнал. Этот сигнал формируется методом построчной развертки. Частотный спектр первичного факсимильного сигнала определяется характером передаваемого изображения, скоростью развертки и размерами сканирующего пятна. Для параметров факсимильных аппаратов, рекомендованных ITU T, верхняя частота сигнала может составлять 732-1100-1465 Гц. Динамический диапазон сигнала равен около 25дБ, пик-фактор равен 4,5 дБ при 16 градациях яркости.
Телевизионный сигнал. Этот сигнал также формируется методом развертки. Анализ показывает, что энергетический спектр телевизионного сигнала сосредоточен в полосе частот 0...6 МГц. Динамический диапазон 0,=40 дБ, пик-фактор 4,8 дБ.
Цифровой сигнал. Основным параметром цифрового сигнала с точки зрения его передачи является требуемая скорость передачи, выражаемая в битах на секунду (бит/с).
Аналогичные параметры определяются и для каналов связи. Параметры каналов связи должны быть не меньше соответствующих параметров сигналов. Свести параметры аналоговых сигналов к единому параметру (скорости передачи) позволяет преобразование этих сигналов в цифровые. – лекция 7
Лекция 4. Системный подход при анализе сетей передачи информации
1. Сети передачи данных. (Википедия : ru.wikipedia.org/wiki)
СПД — совокупность оконечных устройств (терминалов) связи, объединённых каналами передачи данных и коммутирующими устройствами (узлами сети), обеспечивающими обмен сообщениями между всеми оконечными устройствами.
Существуют следующие виды сетей передачи данных:
Телефонные сети — сети, в которых оконечными устройствами являются простые преобразователи сигнала между электрическим и видимым/слышимым.
Компьютерные сети — сети, оконечными устройствами которых являются компьютеры.
По принципу коммутации сети делятся на:
Сети с коммутацией каналов — для передачи между оконечными устройствами выделяется физический или логический канал, по которому возможна непрерывная передача информации. Сетью с коммутацией каналов является, например, телефонная сеть. В таких сетях возможно использование узлов весьма простой организации, вплоть до ручной коммутации, однако недостатком такой организации является неэффективное использование каналов связи, если поток информации непостоянный и малопредсказуемый.
Сети с коммутацией пакетов — данные между оконечными устройствами в такой сети передаются короткими посылками — пакетами, которые коммутируются независимо. По такой схеме построено подавляющее большинство компьютерных сетей. Этот тип организации весьма эффективно использует каналы передачи данных, но требует более сложного оборудования узлов, что и определило использование почти исключительно в компьютерной среде.