45497

Теоретические основы передачи данных

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

Ограничения на пропускную способность передачи данных.5c ∑ n sin2pnft∑ bncos2pnft f – частота nbn – амплитуды nой гармоники t – время передачи сигнала gt – определенное ограничение на пропускную способность. При этом скорость передачи информации зависит от способа кодирования и скорости изменения кодирования.

Русский

2013-11-17

378.5 KB

14 чел.

Теоретические основы передачи данных.

Ограничения на пропускную способность передачи данных.

Любой сигнал имеет ограничение в связи с распределенной пропускной способностью по закону Пуассона.

g(t) = 0.5*c + ∑ an sin(2pnft)+∑ bncos(2pnft)

f – частота

an,bn – амплитуды n-ой гармоники

t – время передачи сигнала

g(t) – определенное ограничение на пропускную способность.

Коэффициенты гармоники могут быть получены через амплитуду сигнала. При этом скорость передачи информации зависит от способа кодирования и скорости изменения кодирования. Скорость передачи ограниченна максимальной частотой.

Частота равна 3 МГц.

Максимальная скорость вычисляется по теореме Найквиста.

Vmax=2H log2V

H – пропускная способность канала

V – количество уровней в сигнале

Но теорема Найквиста  не учитывает шум в канале.

Шум измеряется как отношение мощности полезного сигнала к мощности шума:

S/N(%) – в дицебеллах

При этом количество уровней не учитывается

Для измерения Vmax используется теорема Шенана:

Vmax=H log2(1+S/N) – теоретические значения на практике не достигаются.

Телефонные сети.

- служат для организации связи между объектами находящимися на значительном расстоянии. Назначение этих сетей это передача голоса, но с развитием телекоммуникационных систем телефонные сети стали  применяться для передачи цифровой информации.

Структура телефонной сети.

Телефонная сеть разработал в 1876г  Александр Белл.

Каждый абонент соединялся по неизолированному кабелю по принципу точка к точке.

В 1978г. для связи абонентов были придуманы различные методы коммуникации и начали применять первые цифровые телефонные сети.

Задачей цифровых телефонных сетей является снижение количества линий от одного абонента до другого.

В настоящее время цифровому телефону приходит на смену API телефония(голосовые сигналы по верх цифровых сигналов)

Преимущества цифровой передачи данных:

  •  Возможность передачи сигнала без нарушения формы сигнала;
  •  При трансляции цифрового сигнала ошибка не накапливается;
  •  Цифровая передача данных имеет более высокую надежность;
  •  Цифровая передача данных  дешевле и проще в эксплуатации;

Недостатки цифровой связи:

  •  Изменение диапазона передаваемой информации (GSM)
  •  Решение данного недостатка – это использование канала большой пропускной способности.

  •  Запаздывание связано с установкой соединения занимает время – человеческий фактор.

Современная телефонная сеть состоит из компонентов:

  1.  локальная петля;
    1.  магистраль (оптоволокно, микроволны);
    2.  станции коммутации.

В качестве магистральных каналов используют каналы на базе технологий ATM. В качестве станций коммутаций используют hab и sweetch.

Локальная  петля.

При передаче сигнала возникают искажения на участке аналоговой сети. Искажения трех видов:

- затухание;

- искажение форм;

- шум.

Затухание.

Возникает из-за потери энергии сигнала при его распространении в другой среде. Затухание зависит от типа проводника, от частоты передаваемого согнала. Для уменьшения затухания в сеть может быть установлены усилители, но усилители не позволяют полностью восстанавливать исходную форму сигнала, поэтому на все каналы накладывается ограничение на расстояние передачи данных.

Искажение форм.

Происходит из-за разницы в скорости распределения сигналов разной частоты. Следствие этого, что гармоники одного сигнала могут быть покрыты гармониками предыдущего сигнала, что вызовет искажение. Для передачи данных могут быть использованы между сигналами паузы.

Шум.

Возникает вследствие действия посторонних источников энергии, кроме передатчика. Источниками шума могут быть соседние линии, атмосферные явления и тепловой шум. Тепловой шум присутствует во всех схемах передачи данных. Решением проблемы искажения сигнала является  использование несущей частоты с разными способами модуляции сигнала. Существует три вида модуляции:

- амплитудная;

- частотная;

- фазовая.

При фазовой модуляции несущая частота сдвигается периодически на 45, 135, 225, 315 градусов. Изменение несущей частоты производится в тот момент когда изменяется уровень сигнала. На изменение скорости передачи данных изменение несущей частоты не влияет.

На изменение скорости влияет число бит на асциляцию. Для каждого типа модуляции используются свои методы асциляции(представления) сигналов. При комбинировании этих методов скорость передачи информации может быть увеличена.

В данном случае локальной петлей является участок передачи сигнала по аналоговым сигналам связи. Максимальная скорость передачи  с помощью модема 56Кбит в секунду. Для повышения скорости может быть использована петля из оптоволокна, которая позволяет сократить аналоговую петлю до 100м. Локальная петля будет составлять участок от узла АТС до абонента, в этом случае на последних 100м может быть использована витая пара. Скорость тогда будет от 10 до 100 Мбит. Другим способом -  применения сетей кабельного телевидения.

Если используется оптоволокно:

Если применяется кабельное телевидение

Сети FastEthernet и GigabitEthernet.

На базе стандартного протокола Ethernet для обеспечения высокоскоростной связи между абонентами было разработано два стандарта:

  •  FastEthernet
  •  GigabitEthernet.

Основой создания сети Ethernet было построение сетей со скоростью передачи данных 10 Мбит/сек.Для передачи видео- и звуковых сигналов данной скорости недостаточно, так как сеть Ethernet не резервирует канал с заданной скоростью передачи.Реальная скорость зависит от количества абонентов.

Второй тенденцией развития высокоскоростных сетей стало появление возможности передачи данных по оптическим кабелям с применением ATM, передача данных со скоростью 622 Мбит/сек. А также развитие существующих коммуникаций, в том числе железнодорожных кабелй связи.

По этим каналам передается Е1 и так далее. В связи с этим для вычислительных сетей был разработан стандарт FastEthernet.

FastEthernet позволяет осуществить передачу данных по кабелю медных пар со скоростью 100 Мбит/сек. Особенностью этого протокола является применение при передаче большого количества интервалов времени, на которое отводится взаимодействие узлов. Соответственно, повышается частота обработки данных сетевым узлом. При взаимодействии с помощью FastEthernet необходимо, чтобы передающее и принимающие устройства обеспечивали скорость 100 Мбит/сек. Это связано с тем, что на конечных устройствах обработка сигнала должна выполняться по единому алгоритму. Основным отличием FastEthernet от Ethernet является различия первого и второго уровней TCP/IP стека. На switch’ах класса 10/100 согласование уровней производится с помощью аппаратных компонентов.

GigabitEthernet.

Сеть GigabitEthernet реализует возможность передачи информации по каналам витой пары, либо оптическим, со скоростью передачи до 1 Гбит/сек.

Этот вид сетей реализуется по принципу «точка – к – точке».

Поэтому требует, чтобы участники сети передавали данные на одной согласованной скорости. Для GigabitEthernet изменены первый и второй уровень TCP/IP стека; для обеспечения передачи согласование выполняется на аппаратном уровне. Существуют адаптеры 10/100/1000 Мбит/сек. Позволяет передавать данные на любой из указанных скоростей, но только на одной.

При передаче данных по GigabitEthernet требуется наличие четырех пар медного кабеля.

Сети GigabitEthernet начали развиваться с 2000 года и в основном использовались для магистральных каналов связи в пределах локальной сети. И для передачи большого объёма видеоинформации.

При этом адаптеры для передачи данных по витой паре и оптическому волокну различны. Совмещение каналов связи реализовано только для скоростей передачи 10 Мбит/сек.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

18291. ДЕСЯТКОВА СИСТЕМА ЧИСЛЕННЯ 148 KB
  Лекція 18 ДЕСЯТКОВА СИСТЕМА ЧИСЛЕННЯ Поняття про систему числення. Число і цифра. Непозиційні і позиційні системи числення. Десяткова система числення запис читання і порівняння цілих невід’ємних чисел в ній. Алгоритм додавання чисел в десятковій системі ...
18292. НЕДЕСЯТКОВІ ПОЗИЦІЙНІ СИСТЕМИ ЧИСЛЕННЯ 158 KB
  Лекція 19 НЕДЕСЯТКОВІ ПОЗИЦІЙНІ СИСТЕМИ ЧИСЛЕННЯ Недесяткові позиційні системи числення: запис читання і порівняння чисел в них. Алгоритми додавання і віднімання чисел в недесяткових позиційних системах числення. Таблиці додавання. Алгоритми множення і д...
18293. ВІДНОШЕННЯ ПОДІЛЬНОСТІ 73 KB
  Лекція 20 ВІДНОШЕННЯ ПОДІЛЬНОСТІ Відношення подільності на множині цілих невід’ємних чисел та його властивості. Подільність суми різниці і добутку. Поняття про ознаку подільності. Ознака подільності Паскаля. Ознаки подільності на 2 3 4 5 9 11 25 в десятко...
18294. СПІЛЬНІ КРАТНІ І ДІЛЬНИКИ 101 KB
  Лекція 21 СПІЛЬНІ КРАТНІ І ДІЛЬНИКИ Спільні кратні та найменше спільне кратне кількох натуральних чисел і його властивості. Спільні дільники та найбільший спільний дільник кількох натуральних чисел і його властивості. Взаємно прості та попарно взаємнопрості...
18295. ПРОСТІ І СКЛАДЕНІ ЧИСЛА 116.5 KB
  Лекція 22 ПРОСТІ І СКЛАДЕНІ ЧИСЛА Розбиття множини цілих невід’ємних чисел на 4 класи за кількістю дільників. Прості і складені числа. Властивості відношення подільності між двома натуральними числами одне з яких просте. Існування простого дільника у кожно
18296. МНОЖИНА ДОДАТНИХ РАЦІОНАЛЬНИХ ЧИСЕЛ. АРИФМЕТИЧНІ ОПЕРАЦІЇ НАД ДОДАТНИМИ РАЦІОНАЛЬНИМИ ЧИСЛАМИ 363.5 KB
  Лекція 23 МНОЖИНА ДОДАТНИХ РАЦІОНАЛЬНИХ ЧИСЕЛ. АРИФМЕТИЧНІ ОПЕРАЦІЇ НАД ДОДАТНИМИ РАЦІОНАЛЬНИМИ ЧИСЛАМИ Задача розширення поняття числа. Короткі історичні відомості про виникнення раціональних і дійсних чисел. Сумірні відрізки. Вимірювання відрізків сум...
18297. ДЕСЯТКОВІ ДРОБИ 177.5 KB
  Лекція 24 ДЕСЯТКОВІ ДРОБИ Поняття про десятковий дріб. Поширення позиційного принципу запису до запису десяткових дробів. Властивості десяткових дробів. Поняття про процент відсоток. Алгоритми арифметичних операцій над десятковими дробами. Перетворе
18298. МНОЖИНА ДОДАТНИХ ДІЙСНИХ ЧИСЕЛ. МНОЖИНА ДІЙСНИХ ЧИСЕЛ 188.5 KB
  Лекція 25 МНОЖИНА ДОДАТНИХ ДІЙСНИХ ЧИСЕЛ. МНОЖИНА ДІЙСНИХ ЧИСЕЛ Несумірні відрізки. Існування несумірних відрізків. Вимірювання несумірного з одиничним відрізком. Нескінченні неперіодичні десяткові дроби. Від’ємні дійсні числа. Число нуль€. Множина д...
18299. ВИРАЗИ. Вирази із замінимим та їх основні характеристики 109 KB
  Лекція 26 ВИРАЗИ Числовий вираз і його значення. Числові рівності і їх властивості. Числові нерівності та їх властивості. Вирази із замінимим та їх основні характеристики. Відношення тотожності на множині виразів. Тотожні перетворення на множині вира...