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

13 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

80163. Нарушения нормальной эксплуатации, обусловленные нарушением отвода тепла со стороны 2-го контура 191 KB
  Отключение одного ТПН из двух работающих. Полное прекращение подачи питательной воды от ТПН и ВПЭН на все парогенераторы. г Закрывается задвижка пароснабжения ТПН12 от СПП13 RB50S02. м Открываются задвижки пароснабжения ТПН12 от КСН RQ50S0102 и регулятор байпаса RQ50S03.
80164. Нарушения нормальной эксплуатации, обусловленные нарушениями в работе компенсатора давления и подпитки 1-го контура 111.5 KB
  Лекция № 18 Тема: Нарушения нормальной эксплуатации обусловленные нарушениями в работе компенсатора давления и подпитки 1го контура План лекции 1. Внезапный переход на подпитку 1го контура водой с температурой 6070 оС. Отключение трех подпиточных насосов подпиткипродувки первого контура. Указанная ситуация возможна после динамических возмущений реакторной установки приводящих к повышению давления 1 контура до открытия...
80165. Нарушения нормальной эксплуатации, обусловленные нарушениями в работе вспомогательного оборудования реакторной установки 114 KB
  Рассматривается ситуация, связанная с прекращением подачи охлаждающей воды системы промконтура (TF) на потребители системы. Указанное нарушение может явится следствием отказов в цепях блокировок и механических повреждений насосов
80166. Аварийные режимы, обусловленные несанкционированным изменением реактивности 130 KB
  Мгновенное прекращение расхода теплоносителя в одной из петель первого контура. Срыв естественной циркуляции первого контура. эквивалентную разрыву трубопровода Ду 55; компенсация течи аварийными насосами происходит при давлении контура равным 5560 кгс см2 т.С разрыв трубопровода 1 контура контроль параметров работы механизмов СБ на расхолаживании первого контура при наличии течи эквивалентным Ду 55мм в соответствии с требованиями разделов Течи 1 контура.
80167. Аварийные режимы, обусловленные нарушением режима теплоотвода по второму контуру 163 KB
  Рассматривается авария, связанная с резким увеличением расхода пара от ПГ в результате разрыва главного паропровода 2 контура при работе блока на любом уровне мощности. Предполагается мгновенный разрыв одного из паропроводов.
80168. Аварийные режимы, обусловленные разуплотнением первого контура 298 KB
  В связи с тем, что размер и место утечки является фактором, ограничивающим нормальную работу реакторной установки и вспомогательных систем (например: системы ТК, системы ТF),возможность работы реакторной установки на мощности определяется для каждого конкретного случая.
80169. Максимальная проектная авария – разрыв трубопровода первого контура большого диаметра 131 KB
  В результате выброса горячего теплоносителя давление и активность под оболочкой резко возрастают. С момента разрыва по сигналу аварии происходит запуск механизмов систем обеспечения безопасности. В случае обесточивания секций надежного питания
80170. Аварийные режимы, обусловленные неисправностями предохранительных клапанов компенсатора давления 112 KB
  6 Когда давление в первом контуре уменьшится менее 160 кгс см2 при условии открытого положения УР21S09 закроется УР21S08 что приведет к закрытию главного клапана УР21S01 НУ12 для бл. Когда давление в первом контуре уменьшится до 155 кгс см2 примерно через 35 сек. 7 Давление в УР20W01 увеличивается но не достигнет точки разрыва мембраны 62 кгс см2. 10 Возможно срабатывание АЗ РУ вследствие снижения давления над активной зоной ниже 148 кгс см2.
80171. Тяжелые аварии на АЭС 469 KB
  Тяжелые аварии на АЭС План лекции 1. Ошибки в действиях оперативного персонала при аварии на АЭС ТриМайлАйленд и ЧАЭС. До Чернобыльской аварии случившейся через семь лет авария на АЭС ТриМайлАйленд считалась крупнейшей в истории мировой ядерной энергетики и до сих пор считается самой тяжёлой ядерной аварией в США в ходе неё была серьёзно повреждена активная зона реактора часть ядерного...