Реферат11. Каналы передачи данных понятие и характеристика
 Скачать 58.46 Kb.
|
|
Содержание Введение 3 Каналы передачи данных: понятие и характеристика 4 Основные принципы передачи цифровых сигналов 6 Заключение 9 Список литературы 10 Введение Научно-технический прогресс конца XX века открыл пути создания глобального информационного общества, в котором информационные и телекоммуникационные технологии приобретают особое значение, складываясь в инфокоммуникационный сектор. В настоящее время во всём мире развивается цифровая форма передачи сигналов: цифровая телефония, цифровое кабельное телевидение, цифровые системы коммутации и системы передачи, цифровые сети связи. Качество цифровой связи значительно выше, чем аналоговой, так как цифровые сигналы гораздо более помехоустойчивы: нет накопления шумов, легко обрабатываются, цифровые сигналы можно «сжимать», что позволяет в одной полосе частот организовать больше каналов с высокой скоростью передачи и отличным качеством. Для передачи непрерывных сообщений цифровыми методами необходимо произвести преобразование этих сообщений в дискретные, которое осуществляется путём дискретизации непрерывных сигналов во времени и квантования их по уровню, и преобразования квантованных отсчётов в цифровой сигнал. Целью работы является изучение возможностей и процесса передачи цифровых сигналов. В соответствии с этой целью поставлены следующие задачи: - раскрыть понятие и структуру каналов передачи данных; - исследовать основные принципы цифровой системы передачи данных. Каналы передачи данных: понятие и характеристика Среда передачи данных - совокупность линий передачи данных и блоков взаимодействия (т.е. сетевого оборудования, не входящего в станции данных), предназначенных для передачи данных между станциями данных. Среды передачи данных могут быть общего пользования или выделенными для конкретного пользователя. Линия передачи данных - средства, которые используются в информационных сетях для распространения сигналов в нужном направлении. Примерами линий передачи данных являются коаксиальный кабель, витая пара проводов, световод. Характеристиками линий передачи данных являются зависимости затухания сигнала от частоты и расстояния. Затухание принято оценивать в децибеллах, 1 дБ = 10*lg(P1/P2), где Р1 и Р2 - мощности сигнала на входе и выходе линии соответственно. При заданной длине можно говорить о полосе пропускания (полосе частот) линии. Полоса пропускания связана со скоростью передачи информации. Различают бодовую (модуляционную) и информационную скорости. Бодовая скорость измеряется в бодах, т.е. числом изменений дискретного сигнала в единицу времени, а информационная - числом битов информации, переданных в единицу времени. Именно бодовая скорость определяется полосой пропускания линии. Если на бодовом интервале (между соседними изменениями сигнала) передается N бит, то число градаций модулируемого параметра несущей равно 2N. Например, при числе градаций 16 и скорости 1200 бод одному боду соответствует 4 бит/с и информационная скорость составит 4800 бит/с. Максимально возможная информационная скорость V связана с полосой пропускания F канала связи формулой Хартли-Шеннона (предполагается, что одно изменение величины сигнала приходится на log2k бит, где k - число возможных дискретных значений сигнала) V = 2*F*log2k бит/с, так как V = log2k/t, где t - длительность переходных процессов, приблизительно равная 3*ТВ, а ТВ = 1/(2*p *F), Здесь k ? 1+A, A - отношение сигнал/помеха. Канал (канал связи) - средства односторонней передачи данных. Примером канала может быть полоса частот, выделенная одному передатчику при радиосвязи. В некоторой линии можно образовать несколько каналов связи, по каждому из которых передается своя информация. При этом говорят, что линия разделяется между несколькими каналами. Существуют два метода разделения линии передачи данных: временное мультиплексирование (иначе разделение по времени или TDM), при котором каждому каналу выделяется некоторый квант времени, и частотное разделение (FDM - Frequency Division Method), при котором каналу выделяется некоторая полоса частот. Канал передачи данных - средства двустороннего обмена данными, включающие АКД и линию передачи данных. По природе физической среды передачи данных (ПД) различают каналы передачи данных на оптических линиях связи, проводных (медных) линиях связи и беспроводные. В свою очередь, медные каналы могут быть представлены коаксиальными кабелями и витыми парами, а беспроводные - радио- и инфракрасными каналами. В зависимости от способа представления информации электрическими сигналами различают аналоговые и цифровые каналы передачи данных. В аналоговых каналах для согласования параметров среды и сигналов применяют амплитудную, частотную, фазовую и квадратурно-амплитудную модуляции. В цифровых каналах для передачи данных используют самосинхронизирующиеся коды, а для передачи аналоговых сигналов - кодово-импульсную модуляцию. Основные принципы передачи цифровых сигналов Цифровой сигнал обладает важным свойством, которое заключается в возможности полностью его регенерировать в ретрансляторе. И когда цифровой сигнал, передаваемый в системе связи, зашумлен, то в ретрансляторе его можно до некоторого отношения сигнал/шум восстановить. То есть если сигнал пришел с незначительными помехами, он преобразуется в цифровую форму и полностью формируется заново в ретрансляторе — восстанавливается таким образом. А вот если бы сигнал с искажениями пришел аналоговый, то его пришлось бы усиливать вместе с наложенными шумами. Зато если входящий цифровой сигнал принят с сильными помехами, например с эффектами крутой скалы, восстановить его полностью будет вовсе невозможно, ибо части все равно будут потеряны. Аналоговый же сигнал даже с сильными помехами может все же быть восстановлен до некоторого приемлемого вида, когда из него возможно будет извлечь какую-то информацию, хотя и с трудом. Аналоговая сотовая связь формата AMPS и NMT, в сравнении с цифровой сотовой связью форматов GSM и CDMA, позволяет вести разговор с помехами, тогда как при помехах в цифровой связи это не удастся, поскольку из разговора будут выпадать целые куски. Для защиты от подобных неприятностей, цифровой сигнал чаще регенерируют, встраивая в разрыв линии связи, если она достаточно длинная, регенераторы, либо уменьшают расстояние от базовой станции до сотового телефона — располагают базовые станции на местности чаще. Алгоритмы проверки и восстановления цифровой информации в цифровых системах позволяют повысить надежность передачи информации в цифровой форме. Итак, как было отмечено выше, наиважнейшая особенность цифрового сигнала при его передаче — это то, что импульсную последовательность можно восстановить после ее прохождения через среду, вносящую дисперсию и помехи. Средой может выступать кабель или беспроводное пространство. Регенераторы размещаются вдоль линии через определенное расстояние друг от друга. Участки с кабелями и регенераторами называют участками регенерации. Регенератор корректирует форму принимаемых импульсов, восстанавливает временные интервалы между ними (хронирует) и практически воспроизводит импульсную последовательность заново. Допустим, серия положительных, отрицательных импульсов и пробелов принята с выхода предыдущего регенератора. Тогда импульсы на входе очередного регенератора имеют искажения, например после передачи по кабелю или от внешних электромагнитных воздействий. Корректирующий усилитель исправляет форму импульсов, увеличивает их амплитуду до такой степени, чтобы можно следующему блоку было понять, есть здесь импульс или нет, и принять решение о том, нужно его восстанавливать в текущий момент или нет. Далее идет операция хронирования и регенерации, которые выполняются одновременно. Причем регенерация возможна лишь тогда, когда в точке решения регенератора сумма амплитуд приходящего импульса и помехи превышает пороговый уровень решения регенератора, а хронирующий сигнал в момент решения имеет правильную амплитуду и полярность. Хронирующий сигнал дает дискретизацию по времени скорректированных импульсов, отражая максимальное значение отношения сигнал/помеха, также он выполняет правильную расстановку импульсов в последовательности. В идеале на выходе регенератора получится восстановленная последовательность, которая будет точной копией переданной от предыдущего участка линии связи импульсной последовательности. В реальности восстановленная последовательность может отличаться от исходной. Но ошибки могут появиться если на входе будут встречаться помехи большой амплитуды, в декодированном аналоговом сигнале это выглядит как появление шума, также ошибки связанные с интервалами между импульсами могут вызвать фазовые флуктуации в их взаимном расположении на выходе. В аналоговых сигналах данные флуктуации проявляются помехами дискретизации, и при последующей регенерации заявят о себе. К тому же положительные и отрицательные выходные импульсы при неточности питания могут отличаться друг от друга амплитудой, что также способствует ошибкам на очередной ступени регенерации цифрового сигнала. Заключение Таким образом, основными направлениями в развитии систем передачи являются: повышение эффективности использования линии связи, увеличение дальности связи, повышение ее качества и надежности, постоянное техническое совершенствование элементов и узлов аппаратуры. Всё это включают в себя цифровые системы передачи. В этой работе выявлен ряд преимуществ цифровых систем передачи перед аналоговыми, рассмотрен принцип их действия путём импульсно-кодовой модуляции, описан принцип цифровой иерархии. Во всем мире происходит процесс активной цифровизации в области телекоммуникаций, основанный непосредственно на ЦСП. Техника связи в нашей стране развивается в направлении создания цифровой сети на основе использования цифровых АТС, связанных между собой каналами и трактами цифровых систем передачи, работающих по проводным, радиорелейным, спутниковым и оптическим линиям связи. Кроме привычных услуг телефонной и телеграфной связи абоненты получают возможность обмениваться документами (электронная почта, телефакс) и данными для работы ЭВМ разных типов. На практике имеем то, что аналоговый сигнал сопровождается большим количеством помех, тогда как цифровой их успешно отфильтровывает. Последний же способен восстанавливать исходные данные. Кроме того, непрерывный аналоговый сигнал часто несет в себе много лишней информации, что приводит к его избыточности - несколько цифровых сигналов можно передать вместо одного аналогового. Если говорить о телевидении, а именно эта сфера своим переходом на «цифру» волнует большинство потребителей, то можно считать аналоговый сигнал совершенно себя изжившим. Однако пока что аналоговые сигналы принимает любая предназначенная для этого техника, а цифровой требует специальной. Правда, с распространением «цифры» аналоговых телевизоров все меньше и спрос на них катастрофически уменьшается. Список литературы Березюк Н.Т., Андрущенко А.Г., Мощицкий С.С. и др. Кодирование информации (двоичные коды). / Под ред. Н.Т. Березюка. – Харьков: Вища школа, 1978. – 252 с. Глушков В.А., Нестеренко А.Г., Чикалев С.Б. Телекоммуникационные системы. Учебное пособие. Часть 2. Принципы построения систем связи. – Ульяновск: УВВИУС, 2007. – 118 с. Гоноровский И.С., Демин М.П. Радиотехнические цепи и сигналы. – М.: Радио и связь, 1994. – 480 с. Григорьев В.А., Григорьев С.В. Передача сообщений. / Под ред. В.А. Григорьева. – СПб.: ВУС, 2002. – 460 с. Жельников В. Криптография от папируса до компьютера. – М.: ABF, 1996. – 336 с. Зюко А.Г., Кловский Д.Д., Назаров М.В., Финк Л.М.. Теория передачи сигналов. – М.: Радио и связь, 1986. – 304 с. Зюко А.Г., Кловский Д.Д., Коржик В.И., Назаров М.В. Теория электрической связи. Учебник для вузов. / Под ред. Д.Д. Кловского. – М.: Радио и связь, 1999. – 432 с. Каганов В.И. Радиотехнические цепи и сигналы. Компьютеризированный курс: Учебное пособие. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2005. – 432 с. |