Характеристики линии связи – пропускная способность линии
Пропускная способность линии характеризует максимально возможную скорость передачи данных по линии связи. Пропускная способность линии связи и коммуникационного оборудования традиционно измеряется в битах в секунду. Это связанно с тем, что данные в сетях передаются последовательно, т.е. по битно, а не параллельно, байтами, как это происходит между устройствами внутри компьютера. Единица измерения килобит, мегабит, гигабит в сетевых технологиях строго соответствует в степени десятой. Пропускная способность линии связи зависит не только от ее характеристик, таких как: АЧХ, но и от спектра передаваемых сигналов. Если значимые гармоники сигналов (т.е. те гармоники, амплитуды которых вносит основной вклад в результирующий сигнал) попадают в полосу пропускания линии, то такой сигнал будет хорошо передаваться данной линии связи и приемник сможет распознать информацию, отправленную по линии передачи. Если же значимые гармоники сигнала выходят за пределы полосы пропускания линии связи, то сигнал будет значительно искажаться, приемник будет ошибаться при распознавании информации, а значит, информация не сможет передаваться с заданной пропускной способностью. Выбор способа представления дискретной информации в виде сигналов подаваемых на линию связи называется физическим или линейным кодированием. Большинство способов кодирования используют изменение, какого либо параметра периодического сигнала, т.е. частоты, амплитуды и фазы синусоиды, а также знак потенциала последовательности импульсов. Периодический сигнал, параметры которого изменяются, называют несущим сигналом или несущей частотой, если в качестве такого сигнала используется синусоиды. Если сигнал изменяется так, что в результате его изменения различаются только два состояния, то любое его изменение будет соответствовать наименьшей единицы информации. Если же сигнал может иметь более двух различимых состояний, то любое его изменение будет несколько бит информации. Количество изменений информационного параметра несущего периодического сигнала в секунду измеряется вводах. Период времени между соседними изменениями информационного сигнала называется тактом работы передачи. На пропускную способность линии связи оказывает влияние логическое кодирование, которое выполняется до физического кодирования и подразумевает замену бит исходной информации новой последовательностью бит, несущей ту же информацию, но обладающей дополнительными свойствами, например: возможностью для приемной стороны обнаруживать ошибки в принятых данных. При логическом кодировании чаще всего исходная последовательность бит заменяется более длинной последовательностью. Поэтому пропускная способность линии связи по отношению полезной информации при этом сокращается. Чем выше частота несущего периодического сигнал, тем больше информации в единицу времени передается по линии и тем выше пропускная способность линии при фиксированном способе физического кодирования. Однако с увеличением частоты несущего периодического сигнала увеличивается ширина спектра этого сигнала, т.е. разность между максимальной и минимальной частотами того набора синусоид, которые в сумме дадут выбранную для физического кодирования последовательность сигнала. Линия передает этот спектр синусоид с теми искажениями, которые определяются ее полосой пропускания. Чем большее несоответствие между полосой пропускания линии и шириной спектра передаваемых сигналов, тем больше сигналы искажаются и тем вероятнее ошибки распознавания информации принимающей стороной, а значит, скорость передачи информации на самом деле оказывается меньше чем можно было предположить. Связь между полосой пропускания линии и ее максимально возможной пропускной способностью в независимости от принятого способа физического кодирования установил Клод Шеннон.
Формула: C=Flog2
(1+
)
C – Максимальная пропускная способность линии в бит/сек
F – Ширина полосы пропускания в Ghz
PC – мощность сигналов
PH – мощность шума
Из этого соотношения видно, что хотя теоритического предела пропускной способности линии с фиксированной полосой пропускания не существует, на практике такой предел имеется, т.к. повышение мощности передатчика ведет к значительному увеличению его габаритов и стоимости. Снижение уровня шума требует применения специальных кабелей с хорошими защитными экранами, что очень дорого.
Формула Найквиста определяет максимально возможную пропускную способность линии связи, но без учета линии связи
C=2*F*log2M
M – Количество различимых состояний информационного параметра.
Если M=2, то пропускная способность равна удвоенному значению ширины полосы пропускания линии связи. Если M>2, то пропускная способность линии связи повышается, т.к. за один такт передатчик передает несколько бит информации.
20.10.2012