Обобщенная структурная схема систем электросвязи
Система электросвязи - совокупность технических средств и среды распространения, обеспечивающая передачу сообщений. Обобщенная структурная схема систем электросвязи показана на Рис. 3.5.
Рис. 3.5. Обобщенная структурная схема систем электросвязи
Сообщение при помощи преобразователя сообщение-сигнал преобразуется в первичный электрический сигнал. Первичные сигналы не всегда удобно (а иногда невозможно) непосредственно передавать по линии связи. Поэтому первичные сигналы при помощи передатчика ПРД преобразуются в так называемые вторичные сигналы, характеристики которых хорошо согласуются с характеристиками линии связи.
Канал связи - совокупность технических устройств (преобразователей) и среды распространения, обеспечивающих передачу сигналов на расстояние.
Каналы и системы связи, использующие искусственную среду распространения (металлические провода, оптическое волокно), называются проводными, а каналы и системы связи, в которых сигналы передаются через открытое пространство - радиоканалами и радиосистемами.
Обобщенная структурная схема систем электросвязи
Система электросвязи - совокупность технических средств и среды распространения, обеспечивающая передачу сообщений. Обобщенная структурная схема систем электросвязи показана на Рис. 3.5.
Рис. 3.5. Обобщенная структурная схема систем электросвязи
Сообщение при помощи преобразователя сообщение-сигнал преобразуется в первичный электрический сигнал. Первичные сигналы не всегда удобно (а иногда невозможно) непосредственно передавать по линии связи. Поэтому первичные сигналы при помощи передатчика ПРД преобразуются в так называемые вторичные сигналы, характеристики которых хорошо согласуются с характеристиками линии связи.
Канал связи - совокупность технических устройств (преобразователей) и среды распространения, обеспечивающих передачу сигналов на расстояние.
Каналы и системы связи, использующие искусственную среду распространения (металлические провода, оптическое волокно), называются проводными, а каналы и системы связи, в которых сигналы передаются через открытое пространство - радиоканалами и радиосистемами.
Преобразование оптического изображения в электрические сигналы
Задачей первого этапа телевизионной передачи является преобразование светового потока, падающего от той или иной части передаваемого изображения, в электрический сигнал соответствующей величины.
При преобразовании светового потока в электрический сигнал используется явление так называемого внешнего фотоэлектрического эффекта. Это явление состоит в том, что некоторые металлы, такие, как натрий, калий, цезий и др., обладают свойством испускать электроны при их освещении, причем число этих электронов пропорционально величине освещающего светового потока.
Механизм явления фотоэлектрического эффекта может быть представлен в следующем виде.
Любой поток света несет в себе определенный запас энергии. Эта энергия поступает к освещаемому предмету не непрерывно, а некоторыми определенными порциями или, как их называют, квантами.
Каждой цветовой составляющей видимого света, от красной до фиолетовой, соответствуют колебания со своей длиной волны, и количество световой энергии, заключенной в отдельном кванте, тем больше, чем короче длина волны этих колебаний. Наибольшее количество энергии содержится в кванте фиолетовой составляющей видимого света.
В любом металле имеются свободные электроны, находящиеся в непрерывном хаотическом движении. При освещении поверхности металла находящиеся вблизи этой поверхности свободные электроны поглощают падающие на них порции световой энергии, благодаря чему увеличивают скорость своего движения. При определенных условиях эта может оказаться достаточной для того, чтоб трон мог преодолеть силы притяжения, удерживающие металле, и, оторвавшись от его поверхности, вылететь наружу. Эти электроны и используются в телевизионной технике для получения электрического сигнала изображения.
Для того чтобы выйти из поверхности металла, электрон должен затратить определенное количество энергии. Работа, которую совершает при этом электрон, называется эффективной работой выхода электрона. Для того чтобы под действием полученной порции световой энергии электрон мог покинуть поверхность металла эта порция энергии должна быть достаточна для совершения работы выхода электрона.
Величина работы выхода электрона для разных металлов различна, и поэтому энергия видимого света способна вызвать вырывание электронов не у всех металлов.
У большинства металлов работа выхода электрона больше порции энергии самой коротковолновой составляющей видимого света (фиолетовой) и явление фотоэлектрического эффекта у этих металлов не имеет места. Этим же объясняется и неодинаковая чувствительность фотоэлектрических металлов (натрий, калий, цезий и др.) к облучению различными спектральными составляющими видимого света.
Таким образом, явление внешнего фотоэлектрического эффекта позволяет преобразовать энергию светового потока в поток свободных электронов, который затем можно использовать для получения электрического сигнала изображения.
Однако простое преобразование всего светового потока, исходящего от передаваемого изображения, в электрический сигнал еще не может решить вопроса о передаче этого изображения при помощи такого сигнала. В самом деле, предположим, что такая операция производится, например, при помощи устройства, показанного на фиг. 1. В этом устройстве предмет, изображение которого должно быть передано по телевизионному тракту, освещается каким-то источником света, и отражающийся от этого предмета световой поток поступает на специальный прибор, который при помощи фотоэлектрического эффекта преобразует этот световой поток в соответствующий электрический сигнал. Очевидно, что полученный электрический сигнал окажется пропорциональным сумме всех световых потоков, исходящих от различных по оттенкам мест передаваемого изображения и разделить их в дальнейшем не представится возможным.
Сети доступа обеспечивают подключение конечных пользователей к услугам и сервисам оператора связи. Это наиболее сложная часть телекоммуникационной сети, характеризующаяся большим набором интерфейсов и оборудования, различными топологиями и средами передачи, разнообразными и часто противоречивыми требованиями к надёжности, производительности, стоимости.
В узлах доступа должна обеспечиваться реализация протоколов сети доступа при взаимодействии с абонентскими блоками, протоколов сети общего пользования при работе с узлом коммутации, а также взаимная конвертация этих протоколов и управление потоком данных в системе абонентского доступа. Как для сети доступа, так и для сети распределения могут быть использованы различные технологии. Допустимы разнообразные конфигурации сети, которые зависят от пропускной способности, стоимости планируемой сети, топологии, ограничений, вводимых различными регулирующими организациями, абонентским оборудованием и точкой доступа к ресурсу первичной сети.
Для преобразования любого аналогового сигнала (звука, изображения) в цифровую форму необходимо выполнить три основные операции: дискретизацию, квантование и кодирование.
Дискретизация - Преобразование непрерывного информационного множества аналоговых сигналов в дискретное множество
квантование представляет собой замену величины отсчета сигнала ближайшим значением из набора фиксированных величин - уровней квантования. Другими словами, квантование - это округление величины отсчета. Уровни квантования делят весь диапазон возможного изменения значений сигнала на конечное число интервалов - шагов квантования.
Совокупность знаков (символов) и система правил, при помощи которых данные представляются в виде набора символов, называют кодом. Конечная последовательность кодовых символов называется кодовым словом. Квантованный сигнал можно преобразовать в последовательность кодовых слов. Эта операция и называется кодированием. Каждое кодовое слово передается в пределах одного интервала дискретизации. Для кодирования сигналов звука и изображения широко применяют двоичный код.
Сигнал определяется как напряжение или ток, который может быть передан как сообщение или как информация. По своей природе все сигналы являются аналоговыми, будь то сигнал постоянного или переменного тока , цифровой или импульсный. Тем не менее, принято делать различие между аналоговыми и цифровыми сигналами.
Цифровым сигналом называется сигнал, определённым образом обработанный и преобразованный в цифры. Обычно эти цифровые сигналы связаны с реальными аналоговыми сигналами, но иногда между ними и нет связи. В качестве примера можно привести передачу данных в локальных вычислительных сетях (LAN) или в других высокоскоростных сетях .
В случае цифровой обработки сигнала (ЦОС) аналоговый сигнал преобразуется в двоичную форму устройством, которое называется аналого-цифровым преобразователем (АЦП). На выходе АЦП получается двоичное представление аналогового сигнала, которое затем обрабатывается арифметическим цифровым сигнальным процессором (DSP). После обработки содержащаяся в сигнале информация может быть преобразована обратно в аналоговую форму с использованием цифро-аналогового преобразователя (ЦАП).
Другой ключевой концепцией в определении сигнала является тот факт , что сигнал всегда несет некоторую информацию. Это ведет нас к ключевой проблеме обработки физических аналоговых сигналов - проблеме извлечения информации.
Спу́тниковая свя́зь — один из видов радиосвязи, основанный на использовании искусственных спутников земли в качестве ретрансляторов. Спутниковая связь осуществляется между земными станциями, которые могут быть как стационарными, так и подвижными.
Спутниковая связь является развитием традиционной радиорелейной связи путем вынесения ретранслятора на очень большую высоту (от сотен до десятков тысяч км). Так как зона его видимости в этом случае — почти половина Земного шара, то необходимость в цепочке ретрансляторов отпадает — в большинстве случаев достаточно и одного.
В 1928 г. американский инженер Р. Хартли предложил научный подход к оценке сообщений. Предложенная им формула имела следующий вид:
I = log2 K , Где К - количество равновероятных событий; I - количество бит в сообщении, такое, что любое из К событий произошло. Тогда K=2I. Иногда формулу Хартли записывают так:
I = log2 K = log2 (1 / р) = - log2 р, т. к. каждое из К событий имеет равновероятный исход р = 1 / К, то К = 1 / р.
В 1948 г. американский инженер и математик К Шеннон предложил формулу для вычисления количества информации для событий с различными вероятностями. Если I - количество информации, К - количество возможных событий, рi - вероятности отдельных событий, то количество информации для событий с различными вероятностями можно определить по формуле:
I = - Sum рi log2 рi, где i принимает значения от 1 до К.
Формулу Хартли теперь можно рассматривать как частный случай формулы Шеннона:
I = - Sum 1 / К log2 (1 / К) = I = log2 К.
Частотно-временное разделение каналов заключается в том, что сначала полоса частот, предназначенная для передачи аналоговых сигналов разбивается на несколько подполос, а затем в каждой из них производится разделение каналов по временному принципу (временное разделения каналов). В индивидуальных цифровых каналах, сформированных таким образом, может использоваться любой вид модуляции дискретных сигналов, а для модуляции групповых сигналов в каждой из подполос - любой вид модуляции аналоговых сигналов (AM, ЧМ, ФМ и др). Принцип частотно-временного разделения каналов используется в телеграфной каналообразующей аппаратуре.
поверхностный эффект — это явление наблюдается в кабелях и состоит в том, что токи высоких частот протекают по поверхностным слоям проводника, а токи низких частот - по слоям, расположенным ближе к центру проводника.