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

78687. УПРАВЛЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫМ РАЗВИТИЕМ ТЕКСТИЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ 3.33 MB
  Необходимость шагов инновационного развития экономики России, направленных, в частности, на решение проблем восстановления производственного потенциала и дальнейшего развития конкурентоспособности различных народнохозяйственных комплексов и, в первую очередь, промышленности...
78688. Управление рисками инвестиционных проектов в пищевой промышленности 2.75 MB
  В третьей главе диссертации Методические аспекты управления рисками инвестиционных проектов в пищевой промышленности выявлены методы защиты от рисков; разработаны механизмы оптимизации защитных мероприятий реализуемых при...
78689. Роль инновационных социотехнических систем в переходе к устойчивому развитию (философские аспекты) 2.79 MB
  Современное общество, подобно современному программному обеспечению, характеризуется как общество, структуры которого подвергаются постоянному обновлению. Находясь в подвижном состоянии, общество обновляет и трансформирует все свои системы, постоянно приближаясь к наиболее комфортному состоянию.
78690. Восстановление и развитие школьной системы в Нижнем Поволжье в 1945–1953 годов 2.6 MB
  Исследование проблемы восстановления и развития школьной системы в 1945–1953 гг. представляется возможным на примере одного из типичных регионов страны – Нижнего Поволжья. Масштабы разрушений и механизм их преодоления, сложившиеся в регионе, являлись типичными для всего Советского Союза...
78691. Воспитание гуманистического отношения к природе у учащихся в процессе изучения естественнонаучных дисциплин 943 KB
  Объект исследования: процесс воспитания гуманистического отношения к природе у учащихся средней и старшей ступеней общеобразовательной школы в ходе освоения ими содержания естественнонаучных дисциплин. Предмет исследования: педагогические средства, условия, факторы успешности процесса воспитания...
78692. ФАКТОР СОЦИАЛЬНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ В ИНСТИТУЦИОНАЛЬНОМ КОНТЕКСТЕ СОВРЕМЕННОЙ РОССИИ 246.77 KB
  Конец прошлого столетия в Российской Федерации характеризуется такими понятиями, как: политически нестабильная обстановка, экономический дефолт и демографический кризис. Как правило, за черной полосой наступает белая, поэтому на данный момент времени можно смело утверждать...
78693. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЕКТОВ И ПРОГРАММ РЕНОВАЦИИ ЖИЛИЩНОГО ФОНДА 3.06 MB
  Целью диссертационного исследования является разработка методики оценки эффективности проектов реновации жилых зданий с учетом интересов субъектов инвестиционного процесса, и решение на этой основе вопросов экономического обоснования и формирования программ реновации жилищного фонда.
78694. «Северный край» - печатный орган оппозиции губерний Севера и Верхнего Поволжья конца XIX – начала XX веков 1.23 MB
  Конец XIX – начало XX в. для российской печати стали временем количественного и качественного роста. Данная тенденция в полной мере характерна и для столичной, и для провинциальной журналистики. Причин перехода отечественной прессы на новую ступень эволюции в это время несколько.
78695. Методические основы оценки конкурентной позиции предприятия на примере рынка водки г. Москвы 1.55 MB
  Между тем разработанные механизмы оценки взаимодействия конкCрентной и внутренней среды предприятия не позволяют определять эффе:тивность решений с точки зрения улучшения или укрепления конкурентной позиции предприятия относительно других производителей.