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

15 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

13509. Пушкин А.С. 93 KB
  Пушкин А.С. Александр Сергеевич Пушкин родился 6 июня по старому стилю 26 мая 1799 года в Москве в небогатой дворянской семье однако числившую в предках и бояр времен чуть ли не Александра Невского и царского арапа Абрама Петровича Ганнибала. 19 октября 1811 г
13510. ЕВТУШЕНКО Е.А. 131 KB
  ЕВТУШЕНКО Е.А. 1932 р. Родился 18 июля на станции Зима Красноярской области. Его отец был геологом но всю жизнь писал стихи и научил сына любить поэзию. Когда семья переехала в Москву будущий поэт во время учебы в школе занимался в поэтической студии Дворца пионеров...
13511. Шекспир Уильям 78.5 KB
  Шекспир Уильям 1564-1616 Шекспир Уильям английский драматург и поэт. Родился 23 апреля 1564 г. в г. СтратфордонЭйвон в семье ремесленника и торговца. В 18 лет Шекспир женился на дочери соседапомещика а в 1857 г. вместе с женой переселился в Лондон где с конца 1580х годов р
13512. Гомер (Homeros) 75.5 KB
  Гомер Гомер Homeros греческий поэт согласно древней традиции автор Илиады {Ilias и Одиссеи Odysseia двух больших эпопей открывающих историю европейской литературы. С XVIII в. в науке идет дискуссия как относительно авторства так и относительно истории создания Илиады и Од...
13513. Анна Ахматова 27.5 KB
  Анна Ахматова 1889-1966 Анна Ахматова псевдоним Горенко Анны Андреевны; 1889-1966 первое стихотворение по ее признанию написала в 11 лет в печати впервые выступила в 1907 году. Ее первый поэтический сборник Вечер вышел в 1912 году. Анна Ахматова принадлежала к группе а...
13514. Графические объекты 23 KB
  Графика Графические объекты компактно передают большой объем информации и оживляют Webстраницу. По принципу формирования изображений графика делится на растровую точечную векторную и фрактальную. Заметим что независимо от природы возникновения изображения на
13515. Глобальные вычислительные сети (ГВС) 22 KB
  Глобальные сети Глобальные сети как и локальные состоят из компьютеров соединенных каналами связи. Глобальные вычислительные сети ГВС всего мира объединены между собой с помощью Интернета. Для работы в ГВС пользователю необходимо иметь соответствующее аппаратн...
13516. Глобальные сети и управление ими 23 KB
  Глобальные сети Для реализации каждой сетевой услуги требуются своя программасервер и своя программаклиент. Например существуют почтовые серверы и клиенты. В то же время современные браузеры программынавигаторы исследователи обозреватели постепенно берут на...
13517. Способы подключения к Интернету 25 KB
  Способы подключения к Интернету В зависимости от своих финансовых возможностей пользователь выбирает один из трех основных способов подключения к Интернет: удаленный доступ по коммутируемой временно созданной телефонной линии; прямой доступ по выделенному по