8. Линии и каналы связи, их характеристики.

Каналом связи называют совокупность технических средств и физической среды, способной к передаче посылаемых сигналов, которые обеспечивают передачу сообщений от источника информации к получателю.

Каналы принято делить на непрерывные и дискретные.

В наиболее общем случае всякий дискретный канал включает в себя непрерывный как составную часть.

Если влиянием имеющих факторов на передачу сообщений в канале можно пренебречь, то такой идеализированный канал называется каналом без помех.

В таком канале каждому сообщению на входе однозначно соответствует определенное сообщение на выходе и наоборот. Если влиянием помех в канале пренебречь, то при анализе особенностей передачи сообщений по такому каналу используют модели, характеризующие работу канала при наличии помех.

В зависимости от конкретных свойств реальных каналов используют различные типы моделей. Канал, в котором вероятности отождествления первого сигнала со вторым и второго с первым одинаковы, называется симметричным каналом.

Канал, на выходе которого алфавит сигнала отключается от алфавита сигнала на входе, называется каналом со стиранием.

1

1

1

1

S

S

0

0

0

0

Канал со стиранием

Канал со стиранием и трансляцией

Канал передачи сообщений к получателю дополнительным обратным каналом, служащим для повышения достоверности передачи, называется каналом с обратной связью.

Канал связи считается заданным, если известны данные о сообщениях на его входе, а также ограничения, которые накладываются на входные сообщения физическими характеристиками каналов.

Для характеристики каналов связи используют два понятия скорости передачи:

а) Техническая скорость передачи, характеризуется числом элементарных сигналов, передаваемых по каналу в единицу времени. Она зависит от свойств линий связи, а быстродействие от аппаратуры каналов. [1 Бот].

б) Информационная скорость, которая определяется средним количеством информации, передающаяся в единицу времени. Эта скорость зависит как от характеристик данного канала, так и от характеристик используемых сигналов.

Пропускной способностью канала называется максимальная скорость передачи информации по этому каналу, достигаемая при самых совершенных способах передачи и приемов. Пропускная способность, как и скорость передачи информации, вообще измеряется количеством передаваемой информации в единицу времени.

9. Методы передачи данных на физическом уровне: модуляция, демодуляция. Емкость канала связи. Кодирование. Уплотнение информационных потоков.

Физический уровень – этот уровень обеспечивает передачу данных по физическим каналам связи. На этом уровне задаются характеристики и тип используемых сигналов, тип кодирования и т.д. На этом уровне стандартизируются типы разъемов и назначение контактов. Функции физического уровня реализуются во всех устройствах, подключенные в сети. Обычно функции физического уровня реализуются по средствам сетевого адаптера или последовательного интерфейса.

Модуляция и ее виды. Демодуляция, физическая реализация этих операций

Процесс нанесения информации на переносчик заключается или сводится к изменению характеристик используемого процесса в соответствии с первичным сообщением.

Параметры, которые используются для нанесения информации, называются информационными.

Процесс управления информационными параметрами переносчика, называется модуляцией.

Обратная операция, заключающаяся в восстановлении исходного сообщения, называется демодуляцией.

Физическая реализация этих операций осуществляется с помощью функциональных преобразователей сигналов, называемых модуляторами и демодуляторами. Обычно эти устройства, рамках используемой информационной системы, образует взаимосвязанную пару, т.е. модель, работающую совместно с генератором сигналов переносчиков.

В зависимости от вида и числа используемых информационных параметров, процесса-переносчика, могут применяться различные виды модуляции:

Если под действием первичного сигнала информ. параметры переносчика информ. изменяются непрерывно, то такая модуляция наз. непрерывной (НМ). При НМ в качестве переносчика чаще всего используются процессы в виде гармонических колебаний. В этом случае переносчик (несущая) обладает тремя инф. параметрами, что позволяет осуществлять АМ, ЧМ и ФМ, а также их комбинации (т.е. многократные модуляции).

Амплитудная модуляция (АМ) и ее особенности.

АМ осуществляется путем изменения амплитуды несущей пропорционально мгновенным значениям первичного сигнала. Пусть имеем в качестве непрерывного переносчика напряжение переменного тока, изменяющееся по закону U_H(t)=U₀cos(₀t+φ). Для нанесения информ. необходимо осуществлять модуляцию одного из информационных параметров этой несущей, для АМ необходимо осуществить модуляцию амплитуды при постоянности частоты ₀ и фазы  ₀ этого сигнала.

где m=ΔU/U₀ - коэффициент модуляции (глубина модуляции)

АМ зависит от глубины модуляции m.

Частотная и фазовая модуляция

Угловая модуляция (либо частотная, либо фазовая).

Частотная модуляция (температура растет, частота растет, температура падает, частота падает)

В случае угловой модуляции меняется только аргумент, т.е. амплитуда постоянна.

Аналогично происходит и ФМ (но необходимо точное масштабирование).

КИМ (ИКМ)

В случае КИМ непрерывное сообщение предварительно квантуется по уровню и времени и полученные дискретные значения проквантованного первичного сигнала передаются в виде кодовых комбинаций двоичного кода, представляющих собой группы импульсов постоянной амплитуды, длительности и пауз между ними, т. е. каждому фиксированному значению первичного сигнала ставится в соответствии определенная комбинация импульсов.

Емкость канала связи

Каждый конкретный канал связи обладает физическими параметрами, определяющими возможности передачи по этому каналу тех или иных сигналов, независимо от назначения, любой канал можно охарактеризовать тремя основными параметрами:

1) - время доступа каналов, [c];

2) - полоса пропускания канала связи, [Гц];

3) - допустимое превышение сигнала над помехой.

- объем канала связи.

Чтобы оценить возможность передачи данного сигнала по конкретному каналу нужно соотнести характеристики канала с соответствующими характеристиками сигнала:

1) - длительность сигнала;

2) - полоса частот (ширина спектра) сигнала;

3) - уровень превышения сигнала над помехами.

- объем сигнала.

Необходимое условие передачи сигнала по каналу:

ДУ (допустимые условия):

Использование методов кодирования информации в СПД

Кодирование представляет собой процедуру преобразования сообщений в определенную последовательность символов или сигналов.

В системах передачи информации, в отличие от устройств вычислительной техники, кодирование в качестве первостепенной задачи предполагает быстроту и эффективность ее передачи, а неудобство ее обработки.

В случае того, что свойства конкретного источника информации могут не соответствовать свойствам канала связи, то эффективность информационной системы может оказаться не высокой. Как показано Шенноном эффективность передачи может быть повышена путем введения в состав системы соответствующих кодирующих устройств. Одним из таких устройств является кодер источника, который должен обеспечивать такое преобразование сообщений от источника, при котором на выходе кодера источника, сигналы обладали бы минимальной избыточностью и позволяли приблизить скорость к максимальному значению, т.е. к пропускной способности канала.

Однако поскольку в реальных каналах неизбежно помехи искажений, то для борьбы с ними в ИС приходится вводить и кодер канала, который обеспечивает перекодирование поступающих в канал сообщений, т.е., чтобы повысить их помехоустойчивость или помехозащищенность. На выходе канала связи соответственно должно быть предусмотрено устройство декодирования канала, вслед за которым располагается декодер источника, с выхода которого сообщение поступает к получателю.