23870

Особенности передачи сигналов по линиям связи

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Сеть - это совокупность каких-либо линий, расположенных по определенной системе (Толковый словарь русского языка. Под редакцией проф. Д.Н. Ушакова). Применительно к радиотехнической специальности в качестве такой совокупности будем рассматривать линии связи.

Русский

2014-10-12

48 KB

7 чел.

Лекция 2.

1. Особенности передачи сигналов по линиям связи

  1.  Определения

Сеть - это совокупность каких-либо линий, расположенных по определенной системе (Толковый словарь русского языка. Под редакцией проф. Д.Н. Ушакова). Применительно к радиотехнической специальности в качестве такой совокупности будем рассматривать линии связи.

Деятельность человека, работа автоматики, связи компьютерной техники связана с хранением, переработкой и передачей различных сообщений: речевых, текстовых, видеоизображений и т.д.

Сведения, содержащиеся в таких сообщениях являются информацией.

Информацию, пригодную для обмена между вычислительными устройствами , компьютерами и аппаратурой различных технических систем называют данными.

Физические возмущения в средах, цепях, имеющие вид волновых процессов и обеспечивающие передачу информации, представляют собой сигналы.

Сигналы подразделяют на непрерывные (аналоговые) и дискретные (цифровые).

Линия связи (канал связи) состоит из физической среды, по которой передается сигнал, несущий информацию, аппаратуры передачи, приема сигналов и промежуточной аппаратуры.

В зависимости от физической среды передачи данных линии связи разделяются на следующие:

- проводные (воздушные),

- кабельные (медные и волоконно-оптические),

- радиоканалы наземной и спутниковой связи,

- беспроводные оптические.

Характеристики физической среды передачи во многом определяют качество предоставляемых пользователю услуг.

Поэтому важно понимание процессов, происходящих при прохождении сигнала по физической среде.

Физические среды передаче в радиоэлектронной аппаратуре можно разделить на внутренние и внешние. На основе внутренних  построен любой радиоэлектронный блок (печатные проводники, соединительные провода).

Внешние среды связи предназначены для соединения разнесенных в пространстве радиоэлектронных устройств и систем, которые могут находиться на расстоянии от нескольких метров до десятков, сотен и тысяч километров. Внешние среды отличаются от внутренних своей протяженностью. В дальнейшем под линиями связи будем понимать именно внешние линии связи.

Проводные (воздушные) линии связи представляют собой провода без каких-либо изолирующих или экранирующих оплеток. По таким линиям связи передаются телефонные или телеграфные сигналы.

Такие линии не обладают помехозащищенностью. Имеют низкие скоростные качества.

Кабельные линии состоят из проводников заключенных в несколько слоев изоляции: электрической, электромагнитной, механической. В настоящее время применяются три основных типа кабеля: на основе скрученных пар медных проводов (витая пара), коаксиальные кабели с медной жилой, волоконно-оптические кабели.

Витая пара может существовать как в экранированном, так и в неэкранированном вариантах. Витая пара за счет скрученности проводов обладает повышенной помехоустойчивостью.

Коаксиальный кабель имеет несимметричную конструкцию и состоит из внутренней медной жилы и оплетки.

Волоконно-оптический кабель состоит из тонких волокон, по которым распространяются световые сигналы. Такой тип кабеля обеспечивает повышенную защищенность от электромагнитных помех.

Радиоканалы наземной и спутниковой связи образуются с помощью передатчика и приемника радиоволн. Радиоканалы различаются по диапазону используемых частот или длин волн (ДВ, СВ, КВ , УКВ, СВЧ и т.д.).

Беспроводные оптические каналы основаны на передаче электромагнитных волн в инфракрасном, ультрафиолетовом и видимом оптических диапазонах. В качестве источника излучения используется лазер. Такие каналы уступают по дальности действия радиоканалам, но имееют низкую стоимость и не требуют лицензии на выделение диапазона частот.

1.2 Характеристики линий связи

К основным характеристикам линий связи относятся:

· амплитудно-частотная характеристика,

· полоса пропускания,

· затухание,

· помехоустойчивость,

· перекрестные наводки на ближнем конце линии,

· пропускная способность,

· достоверность передачи данных,

· удельная стоимость.

Рассмотрим эти характеристики применительно к протяженным средам распространения.

1. Помехоустойчивость и достоверность

Помехоустойчивость определяет способность линии связи уменьшать уровень помех.

Протяженная линия связи может проходить рядом с источником помех.  Помехи создаются электрическими двигателями, электронными устройствами, атмосферными явлениями.

К какому нежелательному эффекту могут приводить помехи показано на рисунке 2.

Например:

Рисунок 2. Искажение цифрового сигнала при воздействии помехи

При передаче цифрового сигнала по линии связи может произойти наводка помехи, в результате приемная аппаратура может воспринять наведенный сигнал, как полезный. Вместо лог. “0” будет принята лог. “1”.

Помехоустойчивость линии зависит типа используемой физической среды, а также от экранирующих и подавляющих помехи средств. Наименее помехоустойчивыми к электромагнитным помехам являются радиолинии. Хорошей помехоустойчивостью обладают кабельные линии и отличной волоконно-оптические. Беспроводные оптические каналы связи устойчивы к электромагнитным помехам, но чувствительны к световым засветкам и атмосферным явлениям (дождь, снег, туман).

Несмотря на защитные меры, полностью компенсировать влияние внешних помех невозможно.

Достоверность передачи данных характеризует вероятность искажения для каждого передаваемого бита данных. Искажения бит происходят как из-за наличия помех на линии, так и по причине искажений формы сигнала ограниченной полосой пропускания линии. Поэтому для повышения достоверности передаваемых данных нужно повышать степень помехозащищенности линии, снижать уровень перекрестных наводок в кабеле, а также использовать более широкополосные линии связи.

2. Удельная стоимость.

Минимизация соединительных проводов.

Необходимо для сокращения стоимости и повышения надежности.

Представим, что два устройства, находящихся в соседних зданиях необходимо соединить при помощи параллельной 16-ти разрядной шины данных (Рисунок 3.). Тогда соединительный кабель должен содержать 16 проводников.

Для минимизации количества проводников в линиях связи используют не параллельные, а последовательные методы передачи данных. При всей видимой простоте такого преобразования данных, за ним кроется ряд системных проблем.

Рисунок 3. Пример соединения устройств при помощи 16-ти разрядной шины

Синхронизация.

Если в сосредоточенном устройстве проблема решается относительно просто. Все модули аппаратуры синхронизируются от одного тактового генератора, как показано на рисунке 4.

Рисунок 4. Пример синхронизации устройств от одного тактового генератора

Сигнал синхронизации (тактовые синхроимпульсы) распространяется по отдельной линии. То в протяженной линии связи под сигнал синхронизации выделение отдельного провода экономически нецелесообразно. Представим коаксиальный кабель. Если помимо данных передавать сигнал синхронизации, то линия связи должна состоять из двух коаксиальных кабелей (Рисунок 5.).

Рисунок 5. Синхронизация разнесенных в пространстве устройств

Это обстоятельство позволяет говорить о том, что необходимы специальные методы, чтобы осуществлять передачу данных по линиям связи с использованием минимального числа проводников.

В частности с помощью периодической синхронизации заранее обусловленными кодами.

4. Перекрестные наводки

Перекрестные наводки на ближнем конце определяют помехоустойчивость кабеля к внутренним источникам помех, когда электромагнитное поле сигнала, передаваемого выходом передатчика по одной паре проводников, наводит на другую пару проводников сигнал помехи.

Ложный сигнал

Помеха

t

t

 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

9493. Антиаритмические средства. Антиангинальные средства 26.75 KB
  Антиаритмические средства Аймалин (Гилуритмал): Алкалоид раувольфии Внутрь, в/м, в/в Менее токсичен Усиленеи коронарного кровотока Драже Пульснорма. Лидокаин (Ксикаин): +местный анестетик в/в капельно ...
9494. Антигипертензивные средства и диуретики 27.07 KB
  Антигипертензивные средства Комбинированные препараты: Тенорин = Атенолол + Хлорталидон Капозид = Каптоприл + Гипотиазид Экватор = Лизиноприл + Амлодипин Микардис Плюс = Телмисартан + Гипотиазид Адельфан-Эзидркс = Резер...
9495. Диуретики. Гормональные препараты 138.06 KB
  Диуретики Фуросемид - механизм действия (вообще петлевых диуретиков): Снижение активной реабсорбции ионов натрия и хлора (+пассивной реабсорбции ионов натрия и в меньшей степени калия) Снижение активной реабсорбции магния и кальция...
9496. Гормональные препараты 29.84 KB
  Гормональные препараты Гормоны гипоталамуса: Либерины - стимулируют выработку тропных гормонов гипофиза передней доли (рилизинг-гормоны) Статины - угнетают выработку этих гормонов Соматостатитн (Стиламин) - в/в нес...
9497. Гормональные препараты. Антимикробные средства (АМ) 26.7 KB
  Гормональные препараты Минералокортикоиды: Альдостерон - обратное всасывание ионов натрия (реабсорбция) и секреция калия. Избыток отеки, повышение АД, гипокалиемия. Недостаток болезнь Аддисона - обезвоживание. Дезоксикорт...
9498. Антимикробные средства и Антибиотики 27.91 KB
  Антимикробные средства Фторхинолоны (спектр широкий): Поколение (преимущественно Гр-): Норфлоксацин (Нолицин) Офлоксацин (Таривид) Пефлоксацин (Абактал) Ципрофлоксацин (Ципролет, Ципробай) Ломефлоксацин (Максаквин...
9499. Антибиотики показания и нейротоксичность 29.89 KB
  Антибиотики Пенициллины. Природные (биосинтетические): Короткого действия - 4-6ч. - Бензилпенициллин Na и K соли. Вводят парентерально - в/м. Если речь о внутривенном введении, то вводить только натриевую соль можно, калие...
9500. Антибиотики. Гликопептидные антибиотики 30.91 KB
  Антибиотики Монобактамы: Азтреонам вм и вв. Спектр - узкий Гр- кишечная палочка, сальмонеллы, шигеллы, клебсиеллы, протей, гемофильная и синегойная палочка, менингококк, гонококк. Разрушается БЛРС (бета-лактамазы расширенного спектра)...
9501. Антибиотики. Витаминные препараты 31.09 KB
  Антибиотики Полимиксины. Полимиксин М: Гр- внутрь, местно. Полимиксин В - парентерально, используется редко, т.к больше побочных эффектов. Показания к применению: колиэнтерит, дизентерия (кишечная, синегнойная, гемофильная па...