Основы передачи дискретных данных по каналам связи на физическом уровне

Теоретические сведения, необходимые для отработки этогозанятия, имеются в материалах лекций №№4 и 5 - «Линии связи» и «Методы передачи данных по линиям связи», а также в [2] с.109-149.

Примеры решения тестов занятия 2

1. Какой из перечисленных ниже компонентов линии связи является обязательной принадлежностью любой сети – как локальной, так и глобальной?

1. концентратор;

2. аппаратура передачи данных;

3. коммутатор;

4. оконечное оборудование данных;

5. промежуточное оборудование линии связи;

6. репитер.

Решение. Оконечное оборудование данных (вариант ответа №4) принадлежит пользователю и компонентом линии связи не является. Промежуточное оборудование линии связи (вариант ответа №5) является обязательной принадлежностью глобальной сети, но простейшая локальная сеть может быть построена и без этого оборудования. Концентратор (вариант ответа №1), коммутатор (вариант ответа №3) и репитер (вариант ответа №6) относятся к промежуточному оборудованиию линии связи. В то же время аппаратура передачи данных (вариант ответа №2) - сетевой адаптер при использовании цифровых линий связи или модем при использовании аналоговых линий, является обязательным компонентом линии связи любой сети – как локальной, так и глобальной.

2. В сети с коммутацией каналов абонентам необходимо обмениваться трафиком с максимальной интенсивностью С_max = = 16 Мбит/с. Определите сколько различимых состояний информационного параметра M необходимо иметь, чтобы удовлетворить этим требованиям, если отношение сигнал/шум в линии равно 100, коэффициент затухания α = 0,03 дБ/м, линия имеет длину l = 100 м, полоса пропускания линии F = 2 МГц.

Решение. Для определения необходимого количества различимых состояний будем исходить из выражения

C = 2 F log ₂ M,

которое после преобразования примет вид

М = 2^{С/(2 F)}  = 2^16/(2*2) = 16.

3. Сколько потребуется времени для передачи файла объёмом 100 Кбайт, если пропускная способность линии связи 800 Кбит/с?

Решение. Время t, необходимое для передачи файла определяется отношением t = V/C, где V-объём передаваемой информации, С - пропускная способность линии связи.

Таким образом время передачи файла составит t = 100*2¹⁰*2³/800*1000 = 1,024 с.

4. Какой минимальной полосой пропускания должна обладать линия связи, чтобы обеспечить пропускную способность 800 Мбит/с, если для кодировки передаваемой информации используется 4 состояния информационного параметра сигнала.

Решение. Пропускная способность канала связи C связана с полосой пропускания F, следующей формулой C = 2Flog₂M, где M – количество состояний информационного параметра сигнала.

Тогда

5. Какая минимальная мощность передатчика P необходима для обеспечения пропускной способности линии передачи С = 200 Мбит/с, если полоса пропускания F = 50 МГц, мощность шума Р_ш = 0,5 мкВт, коэффициент затухания в линии α = 0,03 дБ/м, длина линии l = 100 м.

Решение. Пропускная способность линии связи связана с отношением сигнал/шум следующей формулой C = F log₂ (1 + P_c/ P_ш), отсюда можно определить требуемую мощность сигнала в линии, которая должна быть не менее P_c = P_ш (2^С/F –  l) = 0,5*10^-6(2^200/50 – 1) = 7,5 мкВт.

Для определения минимальной потребной мощности передатчика необходимо также учесть потери P_п, которые на длине линии составят P_п  = α * l = 0,03*100 = 3 дБ.

Таким образом, для обеспечения требуемой пропускной способности линии связи мощность передатчика P должна быть не менее 15 мкВт.

6. По линии связи передается последовательность прямоугольных импульсов со скважностью 2 длительностью 50 мкс, какую минимальную верхнюю границу полосы пропускания должна иметь линия, чтобы обеспечить прохождение первых 3 гармоник?

Решение. Частота первой гармоники для периодического сигнала с периодом T = 100 мкс определится f = 1/T = 10 кГц. Частота 3-й гармоники, соответственно 30 кГц, следовательно верхняя граница полосы пропускания линии должна быть не менее 300 кГц.