Модуляция және демодуляция үшін қолданылатын модемнің аппараттық құралдары
Деректер биттерінің қатарын қабылдайтын және сәйкесінше осы биттермен тасымалдауыш жиеліктің толқынын модуляциялайтын аппараттық схема модулятор деп аталады; тасымалдауыштың модуляцияланған толқынын қабылдайтын және деректер биттерінің қатарын қайта құратын аппараттық схема демодулятор деп аталады. Сонымен алыс қашықтыққа деректерді жіберу үшін желілік жүйенің бір шетіне модуляторды, ал басқа шетіне демодуляторды қолдану қажет.
Практика жүзінде дуплекстік желілік жүйелер жиі қолданылады, олар деректер ағынын екі бағытта да жібере алады. Әр нүкте байланысында дуплекстік жіберу ортасын қамтамасыздандыру үшін модулятор мәліметтерді жіберу үшін қолданылады, ал демодулятор мәліметтерді қабылдау үшін қолданылады. Шығындарды азайту және орнатуды оңайлату мақсатында осындай құрылғыларды шығарушылар екі схеманы бір құралға біріктіреді, оны модем деп атайды. 4.4-суретте қос модем арқылы бір-бірінен алыс қашықтықта орналасқан екі компьютерді қалай байланыстыру керек екендігі көрсетілген.
.
4 – сурет. Екі модемді алыс қашықтықта қолдану
Деректерді тасымалдауының жалға алынған аналогтық арналары
Көптеген компаниялар өзінің желі құрамы үшін мәліметтерді тасымалдауға бір немесе бірнеше төрт сымды сызықтарды (линияларды) қолданады. Егер бұл сызықтар бір түйінде екі соңғы нүктені біріктірсе, онда компания қажетті кабельдерді өзі орналастыра алады. Бірақ АҚШ – тағы жекеменшік компаниялар алыс қашықтыққа линияларды тарта алмайды, өйткені үкіметтік қаулылар кабельдерді ортақ меншік жерлер арқылы линияларды тартуға тек сервисті компанияларға мүмкіндік береді. Қуанышқа орай, қажетті кабельдік жүйелерді телефондық компаниялардан ала алады. Телефондық компаниялар өндіруші компанияларға екі соңғы байланыс нүктелер арасындағы линияларды жалға бере алады.
Қандай әдіспен телефондық компаниялар өзінің кабельдік жүйелерін басқа компаниялар меншігіне бере алады? Әдетте жалданған канал төрт сымнан тұрады, олар коммутацияланған телефондық байланыс жүйесімен байланыстырылмаған, бұл сымдар жоғарыда айтылғандай арнайы модемдермен қолданылуы мүмкін. Өйткені биттер осы линиялармен тізбектеліп беріледі; мамандар мұндай байланысты сипаттау үшін деректерді тасмалдаудың тізбекті линиясын, жалға алынған тізбекті линия немесе жай тізбекті линия терминдерін қолданады.
Телефонды компаниядан линияны жалға алғаннан кейін, әр линия соңында деректермен алмасу үшін модемдерді орналастыру қажет. Телефонды компаниямен мұндай келісімнің негізгі қажеттілігі тұрақты түрде линияның алынуының дайын болуы; мәліметтер тәулік бойымен кез-келген уақытта тасымалдана алады. Негізгі кемшіліктер абонентті таңдау және жоғары баға мүмкіндігімен шектелген; жалға алынған нүкте тек екі нүктені біріктіреді, ал әр жалға алынған келісімге қол қойылғаннан кейін, тіпті линия мәліметтер жіберуге қолданылмағанның өзінде де айлық төлемді төлеп отыруы қажет.
Коммутацияланған линиялар үшін оптикалық, радиожиілік модемдер
Белгіленген телефондық линияларда тағы да өзге жіберу ортасымен жұмыс істеуге модемдерді радиобайланыс, оптоволоконды кабельдер және жай телефонды байланыстарында да қолдануға болады. Мысалы, қос радиожиіліктік модемдерді радиожиіліктік сигналды қолдана отырып, мәліметтермен алмасу үшін қолданады. Ал қос оптоволоконды модемдер мәлімет жіберуді жарық арқылы қос оптоволоконды кабельдер үшін қолданады. Бірақ, мұндай модемдерде мүлдем басқа технология қолданылады, олар мәліметтерді белгіленген линиялар арқылы жібереді.
Тағы бір модемдердің қызығы телефонды жүйені пайдалану. 4.5-суретте көрсетілгендей модем жұмыс үшін коммутацияланған байланыс линиясы арқылы қарапайым телефон линияға қосылады.
4.5– сурет. Екі модемді алыс қашықтықта телефон желісі арқылы қолдану
Линияны коммутациялайтын модемнің төрт сымды модемдерге қарағанда үш ерекшелігі бар. Біріншіден, мәліметтерді жіберу функциясын орындайтын электр схемасынан басқа, мұндай модемде телефон жұмысын иммитациялайтын электр схемасы болады: модем трубканы көтеруді, нөмір теруді иммитациялайды. Екіншіден, телефондық жүйе дыбысты жіберуге арналғанына баланысты, линияны коммутациялайтын модемінде тыңдауға мүмкіндік беретін тасымалдауыш жиелігі қолданылады. Сондықтан, телефон арқылы дыбысты сигналдарды беруге және қабылдауға бұл модемде электронды схемалары болу қажет. Үшіншіден, модемдер бір арна арқылы барлық мәліметтерді жібереді, мұндай қос модемдер дуплекстік байланысты қамтамасыздандырады. Бұданғы бір телефондық байланыс екі модем арасында әдетте мәліметтерді екі бағытта жібере алады.
Мәліметтерді жіберудің кезектігін келістіретін модемдер жарты дуплексті немесе екі сымды деп аталынады, мәліметтерді жіберуге келісім үшін 2 екі сымды модемдер мәлімет жіберілгенде кезекті сақтау үшін қолданылады. Мәліметтерді жіберіп, модем мәліметтерді басқа модемге жіберуге мүмкіндік береді. Мұндай координация автоматты түрде болады, қолданушы модемдердің ауысуын байқамайды.
Бұл принципті түсіну үшін телевизиялық тарату жүйесі қалай жұмыс істейтіндігін көз алдымызға елестетіп көрелік. Әрбір телевизиондық станцияға канал нөмері тағайындалады және ол сол канал арқылы өзінің сигналдарын береді. Шындығында канал нөмері – бұл осы станцияның тасмалдауыш сигналы тербелетін жиілігінің қысқаша белгісі.
Видеосигналды қабылдау үщін телевизиондық қабылдауыш жібергіш дәлденген жиілікке дәлденуі керек. Ең маңыздысы ол әрбір қалада бір уақытта әртүрлі жиілікте тұратын көп телевизиялық станциялар болуы мүмкін, ал қабылдағышта кез келген уақытта бағдарламаны көру үшін станцияның біреуін ғана таңдауға болады.
Кабельдік телевизия бұл принциптің бір кабель арқылы бір уақытта бірнеше сигналды жіберу үшін қалай қолданытылатындығын көрстеді. Кабельдік телевизияның түйініне қосылған бір ғана физикалық арнамен абонент бірнеше арнаны көре алады. Бір каналдың сигналы басқа арнаның сигналына кедергі келтірмейді. Сондықтан бағдарламаны ешбір кедергісіз көруге мүмкіндік береді.
Компьютерлер желілерде арналарды бөлу принципі ортақ физкалық байланысты мәліметтермен алмасудың бірнеше сеансында бірігіп пайдалану үшін қолданылады. Әр таратқыш сигналды нақты тасымалданатын жиілікті пайдалану арқылы таратады. Басқа жиілікте берілеті сигналдар тасмалданатыи жиілікті қабылдауға дәлденген қабылдауышқа тосқауыл келтірмейді. Осылайша, ешқандай айқасқан кедергісіз бір кабель арқылы бір уақытта бірнеше тасымалданатын жиіліктіберуге болады.
Жиілік жүйеде тәуелсіз сигналдардың жіберу ортасы арқылы өтуі үшін бірнеше тасымалданатын жиілік пайдаланылған кезде мәліметтерді беру тәсілі формальды түрде тығыздалған жиілікпен мильтиплексирлеу деп аталады (FDM-Frequency Division Multiplexing). 4.6 – суретте бұл принцип көрсетілген. Тығыздалған жиілікпен мультиплексирлеу әдісі сигналдарды мыс кабелі, оптоволоконды кабель немесе радиожиілікті арна арқылы жіберу кезінде қолданылуы мүмкін.
4.6. -сурет. Тығыздалған жиілікпен мультиплексирлеу принципі
Жіберуші мен қабылдаушының әрбір жұбы еш кедергісіз бөлінетін арна арқылы мәліметтермен алмасады. Пратикада екі жақты байланысты қамтамасыз ету үшін әрбір ұшында мультиплексор және демультиплексор орнатылуы қажет, ал мультиплексорда сигналдарды генерациялайтын электронды сызбалар болуы мүмкін.
Теория жүзінде әртүрлі жиілікте берілетін тасымалдауыштар бір біріне тосқауыл тудырмайды. Бірақ практикада жақын немесе еселі жиілікте берілетін екі тасымалдауыш бір біріне кедергі келтіруі мүмкін. Мұны алдын алу үшін тығыздалған жиілікті желілік жүйені жобалушылар тасмалданатын жиіліктің арналарына мүмкін болатын минималды бөлу қояды. Тасымалдауышпен тағайындалған жиіліктер арасына үлкен интервалдар қою тығыздалған жиілікпен мультиплексирлеу үшін қолданылатын ақпараттық қамтаманың жиіліктің үлкен дипазонында жұмыс істеу керектігін білдіреді. Демек, мұндай әдіс кеңжолақты беру жүйесінде қолданылады. (яғни кең диапазонда жиілікті пайдаланатын беру жүйесі)
Жиілікті тығыздықпен мультиплексирлеу (FDM-Frequency Division Multiplexing)-бөлінетін беру ортасы арқылы бірнеше жіберуші мен қолданушылар арасында мәлімет алмасуға мүмкіндік береді. Әрбір жұп пайдаланатын тасымалдауыштардың өзінің жиілігі болады және басқа қабылдауыштармен жіберушілерге кедергі тудырмайды.
Кең жолақты және тар жолақты технологиялар
Жиіліктітығыздықпен мультиплексирлеу негізінде бір беру ортасы арқылы мәліметтермен алмасудың бірнеше тәуелсіз сеанстарын жіберуді қамтамасыз ететін көптеген желілік технологиялар құрастырылып шығарылды. Мысалы, кейбір сымсыз желіде пайдаланатын таратқыш пен қабылдағыштар нақты бір арнаға дәлденуі мүмкін, ол бір бөлмеде орналасқан екі тәуелсіз компьютер тобының өзара мәәліметалмасуын қамтамасыз етеді. Компьютерлердің бір тобы бірінші арна арқылы мәлімет алмасса, сол уақытта басқа топ екінші арна арқылы әрекеттеседі.
Жиілікті тығыздықпен мультиплексирлеуді қолдану өнімділікті арттыру талаптарымен байланысты. Тиісті жабдықты жоғары өнімділікпен қамтамасыз ету үшін электромагниттік спектрдің үлкен бөлігі қолданылады. (яғни өткізу қабілеттілігі жоғары) Сондықтан мұндай технология кең жолақты деп аталады. Электронмагниттік спектрдің кіші бөлігі қолданылатын және орта арқылы бір уақытта бір ғана сигналдың берілуі қарастырылатын технология тар жолақты деп аталады.
Спектрлі тығыздықпен мультиплексирлеу
Жиілікті тығыздықпен мультиплексирлеу принципі радиожиілік падаланылатын беру жүйесінде де қолданылады. Жиілікті тығыздықпен мультиплексирлеу оптикалық жүйеде формальды түрде спектрлі тығыздықапен мультиплексирлеу деп аталады. Егер бірнеше арнамен бір уақытта беру үшін әртүрлі жиілікте тасымалданатын сигалдар қолданылса, онда мұндай тәсіл жоғары тығыздықты толқын ұзындығы бойымен мультиплексирлеу деп аталады. (DWDM-Dense Wave Division Multiplexing)
Жиілікті тығыздықпен мультиплексирлеу бір оптоволокондық кабель арқылы бірнеше дарық толқындарын беру принципі бойынша жұмыс істейді. Қабылдайтын ұшында жиілікті бөлу үшін оптикалық призма қолданылады. Жиілікті тығыздықпен мультиплексирлеу әдісіндегідей, тасымалданатын сигналдар бір беру ортасында араласуы мүмкін, өйткені белгілі бір жиілікте берілетін дарық сигналы басқа жиілікте берілетін сигналдарға тосқауыл тудырмайды.
Кеңейтілген спектр
Жиілікті тығыздықпен мультиплексирлеу әдісінің ерекше бір түрі сенімділікті арттру мақсатында бірнеше тасымалдауышты қолдануды қарастырады. Ол кеңейтілген спектрді пайдалану әдісі деп аталады. Кеңейтілген спектрді пайдалану мынадай жағдайларда сенімділікті арттыруға мүмкіндік береді: беру жүйесі периодты түрде белгілі жиіліктегі кедергілердің әсерін сезінген кезде. Мысалы, радиотолқын қооданылатын желіні елестетіп көріңіз. Егер таратқыш жән еқабылдағыш электрогмагнитті кедергі көзіне жақын орналасса немесе таратқыпен қабылдағыш арасындағы аймақта ірі объекттер орналасса, онда тасымалдауыштың оптимаьлді жиілігі уақыт өте өзгеруі мүмкін. Спектрдің кеңейтілуі бұл проблеманы таратушының бірдей сигналды бір уақытта бірнеше тасымалдауыш жиілікте жіберу жолымен шешуге мүмкіндік береді. Қабылдағыш барлық тасымалдауыш жиілікті және олардың ішіндегі қалыпты жұмыс жасайтынын пайдалануды тексеруга бағытталады.
Уақытша тығыздықпен мультиплексирлеу
Беру ортасын бірге пайдаланудың тағы бір әдісі ол уақытша тығыздықпен мультиплексирлеу болып табылады. (TDM-Time Division Multiplexing), яғни мәліметтерді жіберушілер жіберу ортасына кезекпен қатынайды. Төменде бұл әдістің екі негізгі түрі көрсетілген.
Синхронды уақытша тығыздықпен мультиплексирлеу (STDM-Synchronous Time Division Multiplexing), оны тағыда уақыт ингтервалын ерекшелеумен мультиплексирлеу деп аталады. (STDM-Slotted Time Division Multiplexing), жіберушілердің кезекпен беру принципі бойынша жіберетін мәліметтерін өңдеуді қарастырады. Бұл дегеніміз, мультиплексор бірінші жіберушіден түскен мәліметтердің аз бөлігін жібереді, содан кейін екінщі жіберушіден түскен мәліметтердің кішкене бөлігін жібереді т.с.с. Мұндай тәсіл тең құқықты қызмет көрсетуге кепілдік береді, өйткені әрбір жіберуші бөлінетін беру ортасын пайдалануға мүмкіндк алады. Синхронды уақытша тығыздықпен мультиплексирлеу әсіресе телефонмен сөйлесу кезінде мәліметтер бірден жылдамдықта өндіріледі.
Көптеген компьютерлік желіде қолданылатын статикалық мультиплексирлеу синхронды уақытша тығыздықпен мультиплексирлеу принципіне негізделген. Бірақ бұл тәсілдердің арасында айырмашдық бар: егер қандай да бір жіберушінің жіберетін мәліметі болмаса, мультиплексор оның кезегін өткізіп жібереді.
Өз-өзін бақылау сұрақтары