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

8 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

36050. Типы и причины колебания численности популяций. Стратегии выживания 32 KB
  К числу важнейших свойств П относится динамика численности особей и механизмы ее регулирования. Значительное отклонение численности особей в П от оптимальной связано с отрицательными последствиями для ее существования. В связи с этим П обычно имеют адаптационные механизмы способствующие как снижению численности если она значительно превышает оптимальную так и ее восстановлению если она уменьшается ниже оптимальных значений.
36051. Экологический менеджмент 32 KB
  Экологический менеджмент является одним из видов специального менеджмента представляет собой часть общей системы менеджмента изучающего основные принципы и закономерности управления организационная структура функции управления управленческий цикл стратегия управления планирование мотивация лидерство и др. Практическая реализация принципов устойчивого развития во многом определяется организацией и развитием систем производственноэкологического управления и экологического менеджмента. Основные принципы экологизированного менеджмента: ...
36052. Софисты и Сократ 32 KB
  Софисты делились на старших софистов к ним относятся: Протагор Горгий Гиппий на софистов Эристов которых так не любил Сократ: Продик Антифонт и на софистов политиков: Критий Фрасимах. Именно с эристами и вступил в схватку Сократ. Что касается самого Сократа то он родом из бедной семьи.
36053. Антропологические проблемы философии. Человек как предмет философии 32 KB
  Сложные проблемы человечества: Происхождение В чем отличие человека от животного Методы исследования животных можно смело применять в исследовании человека. Проблема соотношения биологических и социальных качественных свойств человека. Проблема симбиоза физических физиологических характеристик человека и общих требований общественной жизни. Проблема будущего гуманистического развития человека и его потребностей.
36054. Александр Александрович Дейнека 31.97 KB
  и сравнить их с картинами Дейнеки того же времени. Множество учебных рисунков Дейнеки посвящено человеческой фигуре его привлекает телесное и выразительное. В становлении живописной манеры Дейнеки важную роль играют европейские мастера. Одна из лучших картин Дейнеки получит то же название что и известное стихотворение Маяковского Левый марш 1941.
36055. Экология и здоровье человека 31.5 KB
  По происхождению: Абиотические факторы неживой природы: климатические: годовая сумма температур среднегодовая температура влажность давление воздуха орографические: рельеф высота над уровнем моря химические: газовый состав воздуха солевой состав воды концентрация кислотность физические: шум магнитные поля радиоактивность интенсивность солнечного излучения Биотические связанные с деятельностью живых организмов: фитогенные влияние растений микогенные влияние грибов зоогенные влияние животных микробиогенные влияние...
36056. Французская полит мысль XVIII в. и ее влияние на идеологию великой французской революции 30 KB
  и ее влияние на идеологию великой французской революции. отставала от Голландии и Англии тут позже началось утверждение бурж отношений спор м у дворянством и 3 сословием решила революция. рев. стала радикальная революционная демократия идеология которой признавала п идеалом республику.
36058. Политическая философия веховцев («Вех») 29.5 KB
  Работа посвящена интеллигенции но с их стороны была принята с жесточайшей критикой. Суть оценки: система ценностей и идеалов интеллигенции была ложной. Вопросы Вех: не есть ли наше уныние и растерянность не только реакция на неудачу революции но и пробудившееся сознание ответственности и вины за случившееся не слишком ли много сил мы отдали борьбе против и не слишком ли мало борьбе за вместо того чтобы бороться с внешними формами устроения не стоило бы посвятить себя полностью умножению ценностей духовной культуры может быть причина...