6. Среды передачи данных, их виды и характеристики.

Физический уровень имеет дело с передачей битов по физическим каналам связи, таким как например витая пара. К этому уровню имеют отношение характеристики физических сред передачи данных. На этом же уровне определяются характеристики электрических сигналов., передающих дискретную информацию. Кроме этого, здесь стандартизируются типы разъёмов и назначение каждого контакта.

Физический канал – совокупность оборудования и среда передачи данных.

Приёмник (ресивер)

передатчик (трансмиттер)

Приёмник (ресивер)

передатчик (трансмиттер)

Среда передачи данных

Интерфейсов физического уровня существует множество например RS-232, USB, IEE-1394. Но разделяются они на 2 подгруппы DTE/DCE (DCE/DTE) и DCE/Line(Line/DCE).

DTE – Data Terminal Equipment (передатчик и приёмник информации)

DCE – Data Circuit terminating Equipment (например модем)

Line – линии связи.

Рассмотрим стандарты интерфейсов физического уровня на примере RS-232.

Интерфейс определяется следующей группой характеристик:

1. Электрические – определяют форму, величины физических сигналов, характеристики напряжения, которые передаются по интерфейсу.

2. Механические – определяют разъёмы для подключения.

3. Функциональные – определяют, что по какому PIN`у передаётся.

4. Процедурные – определяют характеристики необходимые для взаимодействия.

Среда передачи данных -

Свойства сред:

1. Механические

2. Тепловые свойства и др.

Нас интересуют такие свойства. как затухание( децибелы/километры) и помехозащищенность

Усилители (репиторы)

1. Воздушная среда. Плохая помехозащищенность.

2. Витая пара.

Cat 3 – телефонная витая пара

Cat 5

UTP – неэкранированная витая пара

STP – экранированная витая пара

3. Коаксиальный кабель

Жила

Коаксиальный кабель определяется по толщине и по волновому сопротивлению.

4. Оптоволокно

1300нм-1500нм

2 вида оптоволокна

- многомодовые MMF

- одномодовые SMF

В одномодовом волокне диаметр световодной жилы порядка 8-10 мкм, то есть сравним с длиной световой волны. При такой геометрии в волокне может распространяться только один луч (одна мода). В многомодовом волокне размер световодной жилы порядка 50-60 мкм, что делает возможным распространение большого числа лучей (много мод). Оба типа волокна характеризуются двумя важнейшими параметрами: затуханием и дисперсией.

7. Каналы связи, Структура, основные характеристики. Аналоговые и цифровые каналы.

Физический канал – совокупность оборудования и среда передачи данных.

Приёмник (ресивер)

передатчик (трансмиттер)

Приёмник (ресивер)

передатчик (трансмиттер)

Среда передачи данных

Классификация каналов связи:

1. Если с обеих сторон есть ресивер и трансмиттер и они работают одновременно, то такой канал называется полнодуплексный.

2. Если на обоих концах находятся ресивер и трансмиттер, но они не могут работать одновременно, то такой канал называется полудуплексным.

3. Если с одной стороны ресивер, а с другой трансмиттер, то это симплексный канал.

Среды передачи данных:

1. Воздушная проводка, 2) Витые пары, 3) Коаксиальный кабель, 4) Оптоволокно, 5)Air

Параметры физического канала:

1. Полоса частот 2) Пропускная способность

Полоса пропускания – диапазон частот подаваемого сигнала, который может быть передан без заметного искажения.

В зависимости от типа передаваемых сигналов различают два больших класса каналов связи цифровые и аналоговые

Цифровой канал является битовым трактом с цифровым (импульсным) сигналом на входе и выходе канала На вход аналогового канала поступает непрерывный сигнал, и с его выхода также снимается непрерывный сигнал. Как известно, сигналы характеризуются формой своего представления

А налоговый канал: Цифровой канал:

Сигнализация в цифровых каналах.

При цифровом кодировании дискретной информации применяют потенциальные и импульсные коды.

В потенциальных кодах для представления логических единиц и нулей используется только значение потенциала сигнала, а его перепады, формирующие законченные импульсы, во внимание не принимаются. Импульсные коды позволяют представить двоичные данные либо импульсами определенной полярности, либо частью импульса - перепадом потенциала определенного направления.

Требования к методам цифрового кодирования

При использовании прямоугольных импульсов для передачи дискретной информации необходимо выбрать такой способ кодирования, который одновременно достигал бы нескольких целей:

• имел при одной и той же битовой скорости наименьшую ширину спектра результирующего сигнала;

• обеспечивал синхронизацию между передатчиком и приемником;

• обладал способностью распознавать ошибки;

• обладал низкой стоимостью реализации.

Принципы мультиплексирования.

Мультиплексирование – прокладывание по одному каналу нескольких.

Мультиплексирование бывает 2х видов:

1. Частотное мультиплексирование (FDM) - Метод мультиплексирования, согласно которому отведенная выходному каналу полоса частот делится на несколько диапазонов, предоставляемых входным сигналам. Входные сигналы накладываются на разные несущие частоты и поэтому в частотной области практически не перекрываются.

2. Временное мультиплексирование (TDM) - Технология цифровой передачи, использующая временное уплотнение каналов для передачи данных и голоса. В данном методе мультиплексирования вся пропускная способность выходного канала предоставляется в течение фиксированных интервалов времени каждому входному каналу. Недостаток: даже если какой-то входной канал не использует для передачи выделенный ему интервал, другие каналы не могут передавать данные в это время.

Point-to-point(точка-точка) или multipoint

Виды каналов: симплекс, полу-дуплекс, дуплекс.

Виды сигналов: аналоговые(голос, ТВ) и дискретные(цифровые, импульсные)

Параметры:

1. Пропускная способность. Кол-во инф., которое может быть передано с допустимым уровнем искажения.

Зависит от полосы пропускания канала. (f_{верхний}-f_{нижнийи} = полоса пропускания. f-частота)

Затухание сигнала. Измеряется в Дб/единица длины(км). K=10 log₁₀ (P_вых/P_вх) P-мощность.

Теорема Шеннона о пропускной способности.

C=W*log₂(P_s/P­_n+1); W= f_{верхний}-f_{нижнийи} P_s- мощность сигнала P­_n-мощность шума

По каналу связи с шумами можно передавать информацию со сколь угодно малой вероятностью ошибки, если скорость передачи не превосходит С.

log₂(P_s/P­_n+1) – сколько бит можно передать с 1 сигналом.

Отношение сигнал/шум – сколько состояний может иметь сигнал

Т. Шенона-теоретич. Т.к. шум «белый» - равномерный.