16 Что такое полоса пропускания, бодовая скорость, информационная скорость и пропускная способность? Приведите нужные формулы.

Полоса пропускания - это непрерывный диапазон частот, при которых сигнал передается без значительных искажений. Полоса пропускания зависит от типа линии, и ее длины и измеряется в Гц.

Полоса пропускания связана со скоростью передачи информации. Различают бодовую и информационную скорости. Бодовая скорость измеряется в бодах. Один бод - это число изменений дискретного сигнала в единицу времени. Информационная скорость измеряется в числе битов информации, переданных в единицу времени.

Пропускная способность линии определяет максимально возможную информационную скорость передачи данных по линии связи. Пропускная способность C связана с полосой пропускания W формулой Хартли-Шеннона и не зависит от способа физического кодирования

, (1)

где C - пропускная способность, бит/с; W - ширина полосы пропускания, Гц; Р_С - уровень мощности сигнала; Р_Ш - уровень мощности помехи.

17 Что показывают коэффициенты затухания сигнала и коэффициент ослабления перекрестной помехи на ближнем конце линии? Приведите нужные формулы.

Затухание определяется как относительное уменьшение мощности сигнала при передаче по линии сигнала определенной частоты. С повышением частоты затухание увеличивается. Затухание А(дБ)

, (2)

где Р_вх и Р_вых - мощности сигнала на входе и выходе линии передачи соответственно.

При передаче сигнала от точки А к точке В по паре проводов 1 за счет паразитных емкостных и индуктивных связей между парами в паре 2 наводится сигнал перекрестной помехи:

Мерой этой перекрестной помехи является ослабление перекрестной помехи на ближнем конце NEXT (дБ):

, (3)

где U_A - амплитуда переданного сигнала; U_XA - амплитуда помехи на конце А. Чем больше эта величина, тем лучше кабель.

18 Какие проводные линии связи Вы знаете? Сравните между собой эти линии по скорости передачи информации, протяженности, помехозащищенности, способу подключения к ЭВМ? Какими особенностями обладают сети, построенные на этих линиях?

Витая пара. Витая пара позволяет передавать информацию со скоростью 10, 16, 100 и 1000 Мбит/сек. Такой тип линии связи используется в сетях Ethernet и Token Ring. Витая пара может быть использована для передачи как цифрового, так и аналогового сигналов. Пропускная способность зависит от толщины линий и ее протяженности. Для подключения витой пары к компьютеру используются телефонные коннекторы RJ-45.

Коаксиальный кабель хорошо помехозащищен и применяется для связи на большие расстояния, однако для расстояний свыше 1-2 км требуется использование промежуточных усилителей сигнала. Есть два вида систем: двух-кабельные и одно-кабельные системы. Скорость передачи при использовании коаксиального кабеля варьируется от 10 до 140 Мбит/сек. Среди разновидности коаксиальных кабелей выделяют Ethernet-кабель (с хорошей помехозащищенностью, но дорогой) и Cheapernet-кабель, стоимость которого не высока (тонкий). Для подключения тонкого коаксиального кабеля к компьютеру используются BNC-коннекторы. Для подключения к толстому коаксиальному кабелю применяется специальное устройство – трансивер. Трансивер снабжен специальным коннектором, который назван "зубом вампира". Этот "зуб" проникает через изоляционный слой для контакта с проводящей жилой.

Оптоволоконный кабель

Оптоволоконный сердечник может быть одноканальным и многоканальным. По одноканальному шнуру пускается только один световой луч без потерь на внутреннее отражение, поэтому возможна передача со скоростью в несколько гигабит на 30 км. В многоканальных шнурах испускается несколько лучей без их пересечения.

Оптоволоконный кабель прокладывают и под землей, и под водой. Соединяют его электрически с помощью специальных коннекторов, механически прижимая один край к другому и сваривая оба конца.

Такой кабель используется в ЛВС Token Ring и FDDI.

Оптоволокно позволяет передавать сигнал на большое расстояние (до 30 км) без промежуточного усиления. Оптоволокно трудно обнаружить, поскольку оно не излучает. Оно инертно к электромагнитным воздействиям и радиации.

19. Какие беспроводные линии связи Вы знаете? Поясните особенности сетей на инфракрасных каналах связи, каналах на основе видимого лазерного излучения, радиорелейных линиях, на основе радиоканала и спутниковых каналов.

В беспроводных каналах передача информации осуществляется на основе распределения радиоволн, они дешевле, но менее надежны.

Каналы передачи на основе видимого лазерного излучения

плюсы: очень большая скорость передачи

минусы: внешние атмосферные явления (дождь, туман, испарения с крыш домов и т.п.) являются серьезной помехой, значительно ослабляющей исходный сигнал.

Инфракрасные каналы связи используют в условиях высоких уровней электромагнитных помех (в цехах, офисах). Инфракрасное излучение способно огибать препятствия, размеры которых находятся в соответствующей пропорции с длиной волны, поэтому в офисах, где используются инфракрасные каналы передачи, обычно различные подразделения отделены не глухими стенами, а перегородками с проемами над потолком или вблизи стен.

Радиоканал может использоваться как средство связи в трех вариантах:

1) мост между двумя подсетями с каналами связи различного типа (рис. 3.4, а ): используется двухточечное соединение с направленными антеннами с дальнодействием в пределах видимости (15-20 км). Мост для такого канала имеет один адаптер для формирования сигналов в радиоканал, второй - для формирования сигнала в проводную линию связи (например, в коаксиальный кабель);

2) средство передачи в ЛВС со случайным доступом (рис. 3.4, б). Такие сети называют RadioEthernet (стандарт IEEE 802/11), и прокладываются внутри зданий с расстоянием между соседними узлами до несколько десятков метров. В состав аппаратуры входят приемопередатчики и ненаправленные антенны;

3) многоточечное соединение между центральным и терминальным узлами (рис. 3.4, в). Сеть имеет звездообразную топологию; центральный узел использует ненаправленную антенну, а терминальные - используют антенны, направленные на центральный узел. Дальность связи в помещении составляет несколько десятков метров, а вне помещения - сотни метров.

Радиорелейные линии - цепочка радиостанций (ретрансляторов), усиливающих сигнал. Расстояние передачи сигнала без затухания одним ретранслятором зависит от его высоты над землей. (100-метровый ретранслятор может передавать без усиления сигнал на 80 км). Используются в глобальных сетях.

В спутниковых каналах передачи данных спутники выполняют роль усилителя и отражателя радиоволны на большие расстояния. У них более высокое качество передачи информации, чем у радиорелейных. Для больших расстояний это дешевле, чем прокладка наземных линий. Наземная часть спутниковой системы (рис. 3.5 ^{КН, стр. 6}) состоит из комплексов, в состав которых входят центральная станция и абонентские пункты. Связь центральной станции со спутником происходит по радиоканалу через направленную антенну. Абонентские пункты подключаются к центральной станции по схеме "звезда" с помощью многоканальной аппаратуры (используются как цифровые каналы, так и аналоговые на телефонных линиях) или по радиоканалу через спутник.

Абонентские пункты, соединенные по радиоканалу, имеют свои антенны, которые работают на выделенной частоте. Центральная станция передает сообщения широковещательно на фиксированной частоте, а принимает - на частотах абонентских пунктов.