2.2. Основные типы и характеристики линий связи

Факторы, ограничивающие скорость и дальность передачи сигналов по физическим линиям связи. Физической средой передачи информации в низкоскоростных и среднескоростных каналах связи телекоммуникационных сетей обычно являются проводные линии связи (группы параллельных или скрученных проводов). Для организации высокоскоростных широкополосных каналов используются металлические и волоконно-оптические кабели, линии радио и спутниковой связи [11].

Все перечисленные линии связи имеют ограничения по скорости и дальности передачи информации при помощи электромагнитных и электрических сигналов, определяемые следующими факторами:

- затуханием мощности сигнала;

- искажениями сигнала;

- дисперсией сигнала;

- помеховыми воздействиями на сигнал.

Затухание мощности сигнала.

Затухание ‑ это относительное уменьшение амплитуды или мощности сигнала при передаче по линии связи вследствие поглощения и превращения в тепло части его энергии.

График зависимости затухания сигнала от длины линии связи показан на рис. 2.4.

После того, как электромагнитная волна, передающая информационный сигнал, пройдет некоторое расстояние, её мощность может оказаться недостаточной для надежного приёма и распознавания сигнала. Таким образом, затухание ограничивает расстояние, при котором обеспечивается нормальная работа аппаратуры приема и передачи данных.

Затухание в проводных и кабельных линиях связи зависит от мощности и частоты передаваемого сигнала. Затухание радиосигналов зависит от их мощности, затенения и отражения сигналов.

Рис. 2.4. Затухание мощности сигнала.

Затухание обычно измеряется в децибелах и вычисляется по формуле

А = 10 log₁₀ Р_вых / Р_вх (2.7),

где Р_вых – мощность сигнала на выходе линии; Р_вх – мощность сигнала на входе линии.

Так как мощность сигнала на выходе линии (Р_вых) всегда меньше, чем на входе (Р_вх), затухание передающей среды является отрицательной величиной.

Например, кабель на витой паре 5 категории характеризуется затуханием не ниже минус 23,6 дБ для частоты 100 МГц при длине кабеля 100 метров.

На практике часто оперируют с абсолютными значениями затухания, без указания знака.

Искажения сигнала. Передаваемые по физическим линиям связи сигналы могут быть представлены в виде суперпозиции синусоидальных колебаний различных частот и амплитуд. Каждая составляющая сигнал синусоида называется гармоникой, а набор всех гармоник – спектральным разложением сигнала. Воздействие передающей среды на различные гармоники сигнала неодинаково. В результате форма принимаемого сигнала отличается от формы переданного. В технике связи такое изменение принимаемого сигнала называется искажением. На рис. 2.5 показано возможное искажение сигнала.

Рис. 2.5. Искажения сигнала

Дисперсия сигнала. Длительность (Т) информационного сигнала по мере его распространения по линии связи может увеличиваться. Это явление называется дисперсией. Поэтому сигналы, посылаемые с высокой частотой, имеют тенденцию к слиянию по мере их распространения, что может затруднить их селекцию в приемной аппаратуре [11,12].

На рис. 2.6 схематически показано расширение сигнала по мере его распространения. Таким образом, дисперсия сигнала ограничивает возможную длину линии передачи, максимальное значение которой зависит также и от параметров передаваемых сигналов, в частности, от периода их следования.

Помеховое воздействие на сигнал. Четвертым фактором, воздействующим на передачу информационных сигналов, являются помехи. Помеха ‑ это непредсказуемое изменение сигнала, поступающего на вход приемника. Источниками помех могут быть: тепловое движение электронов в проводниках, изменение количества фотонов, излучаемых оптическим генератором, или электромагнитные волны, которые генерируются другим источником и принимаются приемником.

Рис. 2.6 Дисперсия сигнала

На рис. 2.7. показана помеха, искажающая сигнал. В отсутствие помех передача информационных сигналов по линиям связи возможна практически с той скоростью, которую определяет быстродействие приемопередающей аппаратуры.

Рис. 2.7. Помеховое воздействие