Transmissiekanalen, hun classificatie en belangrijkste kenmerken

Basisconcepten en definities: transmissiekanaal, dynamisch bereik, effectief uitgezonden frequentieband, tijd gedurende welke het kanaal beschikbaar is voor het verzenden van het primaire signaal, kanaalcapaciteit. Basisparameters en kenmerken van het kanaal. Principes van normalisatie van resterende verzwakkingsafwijking, frequentierespons, concept van "sjabloon". Fase-frequentierespons. Amplitudekarakteristiek en zijn verschillende vormen. Typische kanalen en hun belangrijkste kenmerken.

De sleutelbegrippen in de technologie van telecommunicatiesystemen en -netwerken zijn transmissiekanaal en telecommunicatiekanaal.

Transmissiekanaal is een geheel van technische middelen en een distributiemedium dat zorgt voor de transmissie van telecommunicatiesignalen in een bepaalde frequentieband of met een bepaalde transmissiesnelheid tussen eind- of tussenpunten van telecommunicatienetwerken.

Volgens de methoden voor het verzenden van telecommunicatiesignalen zijn die er analoog En digitaal kanalen.

1) Analoge kanalen zijn op hun beurt onderverdeeld in continu En discreet afhankelijk van veranderingen in de informatieparameter van het signaal.

2) Digitale kanalen zijn onderverdeeld in kanalen met behulp van pulscodemodulatie (PCM ) , kanalen gebruiken differentiële PCM en kanalen gebaseerd delta-modulatie . Kanalen die in sommige gebieden analoge signaaloverdrachtmethoden gebruiken en in andere gebieden digitale signaaloverdrachtmethoden, worden genoemd gemengde transmissiekanalen.

Afhankelijk van de bandbreedte waarin telecommunicatiesignalen worden verzonden en de overeenstemming van kanaalparameters met gevestigde standaarden, analoog typische stemfrequentiekanalen, typisch primaire, secundaire, tertiaire en quaternaire breedbandkanalen. Typische kanalen voor het verzenden van audio-uitzendsignalen, beeldsignalen en televisie-audio;

Afhankelijk van de transmissiesnelheid en de overeenstemming van kanaalparameters met gevestigde normen, worden de volgende onderscheiden: belangrijkste digitale kanaal, primaire, secundaire, tertiaire, quaternaire en vijfvoudige digitale kanalen ;

Op basis van het type voortplantingsmedium worden telecommunicatiesignalen onderscheiden: bekabelde kanalen georganiseerd via kabel en, minder gebruikelijk, bovengrondse communicatielijnen en radiocommunicatiekanalen , georganiseerd via radiorelais en satellietcommunicatielijnen.

Telecommunicatie kanaal is een complex van technische middelen en distributieomgeving dat voorziet in overdracht van primaire signalen telecommunicatie van de bericht-naar-primaire signaalomzetter naar de primaire signaal-naar-berichtomzetter.

Naast de bovenstaande classificatie zijn telecommunicatiekanalen onderverdeeld in

Op basis van het type primaire signalen (of berichten) dat wordt verzonden, worden ze onderscheiden telefoonkanalen, geluidsomroepkanalen, televisiekanalen, televisie

grafisch kanalen En datakanalen ;

Volgens de methoden voor het organiseren van tweerichtingscommunicatie zijn die er tweedraads eenrichtingskanaal, tweedraads tweerichtingskanaal En vierdraads eenrichtingskanaal;

Telecommunicatiekanalen zijn onderverdeeld op territoriale basis voor internationaal, intercity, trunk, zonaal en lokaal .

De beschouwde classificatie van transmissie- en telecommunicatiekanalen (hierna eenvoudigweg kanalen) komt overeen met de gevestigde praktijk van hun organisatie en de ontwikkeling van vereisten voor hun belangrijkste parameters en kenmerken, die meestal gekoppeld zijn aan de overeenkomstige parameters en kenmerken van primaire signalen.

Een kanaal kan worden gekarakteriseerd door drie parameters:

1) efficiënt verzonden frequentieband DF Naar, die het kanaal kan uitzenden terwijl het voldoet aan de eisen voor de kwaliteit van de signaaloverdracht;

2 Tijd T Naar, waarbij het kanaal beschikbaar is voor de transmissie van signalen of berichten;

3) dynamisch bereik D Naar, wat wordt opgevat als een relatie van de vorm

Waar P km max– maximaal onvervormd vermogen dat over het kanaal kan worden verzonden; P kmin– het minimale signaalvermogen waarbij de noodzakelijke immuniteit tegen interferentie is gewaarborgd.

Het is duidelijk dat het verzenden van een signaal met parameters DF C ,T Met, En D C via kanaal met parameters DF Naar ,T Naar En D Naar mogelijk onderworpen

Product van drie kanaalparameters V Naar = D Naar × F Naar × T Naar het heet capaciteit. Een signaal kan over een kanaal worden verzonden als de capaciteit ervan niet kleiner is dan het volume van het signaal (zie lezing 2). Als niet aan het systeem van ongelijkheid (3.2) wordt voldaan, dan is dat mogelijk vervorming een van de signaalparameters waarmee u het volume kunt afstemmen op de kanaalcapaciteit. Dientengevolge kan de voorwaarde voor de mogelijkheid van signaaloverdracht over een kanaal in een meer algemene vorm worden weergegeven

V Naar ³ V Met . (3.3)

Het kanaal wordt gekenmerkt door veiligheid

, (3.4)

Waar P P– stoorvermogen in het kanaal.

De kanaalcapaciteit wordt beschreven door de volgende uitdrukking

, (3.5)

Waar P wo– gemiddeld vermogen van het signaal dat over het kanaal wordt verzonden.

Transmissiekanaal als quadripool

Het transmissiekanaal vertegenwoordigt, als een geheel van technische middelen en medium voor de voortplanting van een elektrisch signaal, een cascadeverbinding van verschillende netwerken met vier terminals V die filtering, signaalconversie, versterking en correctie uitvoeren. Daarom kan het kanaal worden weergegeven gelijkwaardige quadrupool, waarvan de parameters en kenmerken de kwaliteit van de signaaloverdracht bepalen, Fig. 3.1.

Rijst. 3.1. Transmissiekanaal als quadripool

In figuur 3.1 worden de volgende aanduidingen gebruikt: 1-1 en 2-2 zijn respectievelijk ingangs- en uitgangsklemmen; I invoer (Jw) En I uit (Jw) – complexe ingangs- en uitgangsstromen; U invoer (Jw) En U uit (Jw) – complexe ingangs- en uitgangsspanningen; Z invoer (Jw) En Z uit (Jw) – complexe ingangs- en uitgangsweerstanden (in de regel zijn de waarden puur actief en gelijk, d.w.z. Z invoer = R invoer = Z uit = R uit);K(Jw) =U uit (Jw) /U invoer (Jw) =NAAR(w )× e jb (w) – complexe spanningsoverdrachtscoëfficiënt, NAAR(w) – transmissiecoëfficiëntmodulus en B(w) – faseverschuiving tussen ingangs- en uitgangssignalen; als de verhouding tussen de uitgangsstroom en de ingangsstroom wordt genomen, dan hebben we het over de huidige overdrachtscoëfficiënt; u invoer (T), u uit (T) – momentane spanningswaarden van de ingangs- en uitgangssignalen en R invoer En R uit – ingangs- en uitgangsspanning of signaalvermogensniveaus.

Transmissiekanalen werken tussen echte belastingen Z n1 (Jw) En Z n2 (Jw), respectievelijk aangesloten op klemmen 1-1 en 2-2.

De eigenschappen van kanalen en hun naleving van de eisen voor de kwaliteit van de berichtoverdracht worden bepaald door een aantal parameters en kenmerken.

De eerste en een van de belangrijkste kanaalparameters is resterende verzwakking A R, wat betekent operationele verzwakking van het kanaal, gemeten of berekend onder omstandigheden van aansluiting op de terminals 1-1En 2-2 (Afb. 3.1) actieve weerstanden die overeenkomen met nominale waardenR invoer EnR uit respectievelijk. De ingangs- en uitgangsweerstanden van individuele transmissiekanaalapparaten komen redelijk goed met elkaar overeen. Onder deze voorwaarde kan de bedrijfsverzwakking van het kanaal als gelijk aan de som worden beschouwd karakteristiek(eigen) verzwakking individuele apparaten, exclusief reflecties. Vervolgens kan de resterende verzwakking van het kanaal worden bepaald met de formule;

, (3.1)

Waar R invoer En R uit– niveaus aan de in- en uitgang van het kanaal (zie Fig. 3.1); A R– verzwakking i- ga en S J - verdienen J- e netwerken met vier terminals die het transmissiekanaal vormen.

Het betekent dat resterende verzwakking(OZ) kanaal vertegenwoordigtis de algebraïsche som van verzwakkingen en verbeteringen en handig voor berekeningen A R, wanneer de verzwakking van de versterkingssecties en de versterking van de versterkers bekend zijn. HP wordt voor elk op een specifiek niveau gemeten kanaal meetfrequentie.

Tijdens bedrijf blijft het kanaal OZ geen constante waarde, maar wijkt onder invloed van verschillende af van de nominale waarde destabiliserenfactoren. Deze veranderingen in de gezondheid worden genoemd instabiliteit, die wordt geschat op basis van de maximale en wortel-gemiddelde-kwadratenwaarden van afwijkingen van de OZ van de nominale waarde of de waarde van hun spreiding.

De resterende verzwakking van een kanaal is gerelateerd aan de bandbreedte ervan. De kanaalfrequentieband waarbinnen de resterende verzwakking met niet meer dan een bepaalde hoeveelheid verschilt van de nominale waarde, wordt DA r genoemd efficiënt verzonden frequentieband (EPHR). Binnen de grenzen van de EPPC zijn toegestane afwijkingen van OZ genormaliseerd D.A. R van de nominale waarde. De meest gebruikelijke standaardisatiemethode is het gebruik van "sjablonen" van toegestane gezondheidsafwijkingen. Een benaderend beeld van een dergelijke sjabloon wordt getoond in Fig. 3.2.

Rijst. 3.2. Geschatte sjabloon van toegestane afwijkingen van resterende verzwakking van een transmissiekanaal

In afb. 3.2 De volgende notaties worden gebruikt F 0 – frequentie waarmee de nominale waarde van de OZ wordt bepaald; F N ,F V – onder- en bovengrensfrequenties van de EPFC; 1.2 – grenzen van toegestane afwijkingen van OZ; 3 – weergave van de gemeten frequentierespons van de OZ. Afwijkingen van OZ van de nominale waarde worden bepaald door de formule

, (3.2)

Waar F - huidige frequentie en F 0 – frequentie van het bepalen van de nominale waarde van OZ.

Nauw verwant aan het concept van EPHR amplitude-frequentierespons -frequentierespons(of gewoon frequentierespons ) kanaal, wat betekent afhankelijkheid van resterende verzwakking van frequentie A R =J H (F)op een constant niveau aan de kanaalingang, d.w.z. R invoer = const. Deze karakteristiek evalueert de amplitude-frequentie (eenvoudigweg frequentie) vervormingen die door het kanaal worden geïntroduceerd als gevolg van de afhankelijkheid van zijn capaciteit van de frequentie. Toegestane vervormingen worden bepaald door het patroon van afwijkingen van het OP binnen de grenzen van de EPPC. Een benaderend beeld van de frequentierespons van het kanaal wordt getoond in Fig. 3.3.

Voor de overdracht van een aantal telecommunicatiesignalen is het van belang fase-frequentierespons – FCHH(Zojuist fase karakteristiek ) kanaal, dat verwijst naar de afhankelijkheid van de faseverschuiving tussen de uitgangs- en ingangssignalen van de frequentie, d.w.z. b=jf (f). Een algemeen beeld van de fasekarakteristiek van het kanaal wordt getoond in Fig. 3.4

(lijn 1).

Afb.3. 3. Kanaalfrequentierespons. Afb.3. 4. Fasekarakteristieken van het kanaal.

In het middelste deel van de EPFC is deze karakteristiek bijna lineair, en aan de grenzen ervan is er een merkbare niet-lineariteit veroorzaakt door de filters in het transmissiekanaal. Vanwege het feit dat directe meting van de door het kanaal geïntroduceerde faseverschuiving moeilijk is, wordt aangenomen dat de frequentierespons fasevervormingen evalueert. groepsreistijd – GWP(of vertraging - groepsvertraging)

T (w ) = db(w)/ Dw, (3.3)

Waar B (w) – fasefrequentiekarakteristiek. Een benaderend beeld van de frequentierespons van de HPG wordt getoond in figuur 3.4 (regel 2).

De frequentiekarakteristieken van resterende verzwakking, faseverschuiving of groepstransittijd zijn bepalend lineaire vervorming , geïntroduceerd door transmissiekanalen wanneer telecommunicatiesignalen er doorheen gaan.

De afhankelijkheid van vermogen, spanning, stroom of hun niveaus aan de kanaaluitgang van vermogen, spanning, stroom of hun niveaus aan de kanaalingang wordt genoemd amplitude karakteristiek –OH. De AX van een kanaal verwijst ook naar de afhankelijkheid van de resterende verzwakking van het kanaal van het signaalniveau aan zijn ingang, d.w.z. A R =J A (R invoer), gemeten bij een bepaalde constante frequentie van het meetsignaal aan de kanaalingang, d.w.z. F wijziging=const.

De amplitudekarakteristiek van het kanaal kan worden weergegeven door verschillende afhankelijkheden, weergegeven in figuur 3.5: U uit =J N (U invoer) (Fig. 3.5 a, regels 1 en 2), A R = J A (R invoer) (Fig. 3.5 b, regel 1), R invoer =J R (R uit) (Fig. 3.5 b, regels 2 en 3), waarbij de volgende notaties worden gebruikt: U invoer , U uit– signaalspanning aan respectievelijk de ingang en uitgang van het kanaal; R invoer , R uit – niveaus (spanning, vermogen) van signalen aan respectievelijk de ingang en uitgang van het kanaal; A R– restverzwakking van het transmissiekanaal.

Uit een onderzoek van de grafieken in figuur 3.5 blijkt duidelijk dat de AH uit drie secties bestaat:

1) niet-lineaire sectie bij lage spanningswaarden of signaalniveaus aan de kanaalingang. De niet-lineariteit van de AX wordt verklaard door de vergelijkbaarheid van het spannings- of signaalniveau met de ruis van het kanaal zelf;

2) lineaire sectie bij spanningswaarden of ingangssignaalniveau, die wordt gekenmerkt door een directe proportionele relatie tussen de spanning (niveau) van het signaal aan de kanaalingang en de spanning (niveau) van het signaal aan de kanaaluitgang;

Afb.3. 5. Amplitudekarakteristieken van het transmissiekanaal

3) een sectie met aanzienlijke niet-lineariteit bij waarden van de ingangsspanning (niveau) van het signaal boven het maximum U Max (R Max), wat zich kenmerkt door het uiterlijk niet-lineaire vervormingen. Als de hellingshoek van de rechte lijn die overeenkomt met het lineaire gedeelte AX gelijk is aan 45 0, dan is de spanning (niveau) van het signaal aan de kanaaluitgang gelijk aan de spanning (niveau) aan de ingang. Als de kantelhoek kleiner is dan 45°, dan is er sprake van verzwakking in het kanaal, en als de kantelhoek groter is dan 45°, dan is er sprake van versterking in het kanaal. Als A R > 0, dan introduceert het kanaal verzwakking (verzwakking) als A R <0, то канал передачи вноситresterende winst.

Een lichte niet-lineariteit van de AX bij lage waarden van de ingangsspanning of het signaalniveau heeft geen invloed op de transmissiekwaliteit en kan worden genegeerd. Niet-lineariteit van de AX bij significante spannings- of ingangssignaalniveaus die verder gaan dan het lineaire gedeelte van de AX manifesteert zich in het voorkomen harmonischen of combinatorisch uitgangssignaalfrequenties. Op basis van de kenmerken kan men de omvang van niet-lineaire vervormingen slechts bij benadering schatten. Nauwkeuriger wordt de omvang van niet-lineaire vervormingen in kanalen geschat niet-lineaire vervormingsfactor of demping van niet-lineariteit.

of
, (3.4)

Waar U 1g – effectieve waarde van de spanning van de eerste (fundamentele harmonische van het meetsignaal; U 2g ,U 3g enz. – effectieve spanningswaarden van de tweede, derde, etc. signaalharmonischen die ontstaan ​​als gevolg van de niet-lineariteit van het AX-transmissiekanaal. Bovendien wordt het concept veel gebruikt in de technologie van meerkanaals telverzwakking van niet-lineariteit door harmonischen

A ng = 20lg( U 1g / U N G) =R 1g - R N G ,N = 2, 3 …, (3.5)

Waar R 1g – absoluut niveau eerste harmonische meetsignaal, R N G – absoluut niveau N-Auharmonischen, vanwege de niet-lineariteit van het AX-kanaal.

Digitale kanalen worden gekenmerkt door transmissiesnelheid en de kwaliteit van de signaaloverdracht wordt beoordeeld foutenpercentage , wat betekent de verhouding van het aantal met fouten ontvangen digitale signaalelementen tot het totale aantal tijdens de meettijd verzonden signaalelementen

NAAR osh = N osh / N =N osh / V.T, (3.6)

Waar N osh– aantal ten onrechte aanvaarde elementen; N – totaal aantal overgedragen elementen; IN– baudsnelheid; T– meettijd (observatie).

Telecommunicatiesystemen moeten zo worden gebouwd dat de kanalen een zekere veelzijdigheid hebben en geschikt zijn voor het verzenden van verschillende soorten berichten. Deze eigenschappen hebben typische kanalen , waarvan de parameters en kenmerken zijn genormaliseerd. Typische kanalen kunnen dat zijn eenvoudig, die. niet door transitapparatuur gaan, En composiet, d.w.z. passeren van transitapparatuur.

Typische transmissiekanalen

Spraakkanaal . Een typisch analoog transmissiekanaal met een frequentieband van 300...3400 Hz en met gestandaardiseerde parameters en karakteristieken wordt genoemd stemfrequentiekanaal - KFC.

De genormaliseerde (nominale waarde) van het relatieve (meet)niveau aan de ingang van de CFC is gelijk aan R invoer = - 13dBm 0, aan de uitgang van de CFC R uit = + 4dBm 0. Er wordt aangenomen dat de frequentie van het meetsignaal gelijk is F wijziging = 1020Hz(voorheen 800 Hz). De nominale resterende verzwakking van de CFC is dus gelijk aan A R = - 17dB, d.w.z. KFC introduceert een winst van 17 dB.

Efficiënt verzonden frequentieband KFC (composiet en maximale lengte) is een band bij de uiterste frequenties waarvan (0,3 en 3,4 kHz) de restverzwakking Ar 8,7 dB hoger is dan de restverzwakking bij een frequentie van 1020 Hz (voorheen 800 Hz).

Frequentierespons van resterende verzwakkingsafwijkingen DA R van de nominale waarde (- 17 dB) moet binnen blijven sjabloon getoond in afb. 3.6.

Rijst. 3.6. Sjabloon voor toegestane afwijkingen van de resterende verzwakking van KFC

Om te voldoen aan de vereisten voor de frequentierespons van resterende verzwakking, moet de oneffenheid ervan voor een eenvoudig kanaal van 2500 km lang binnen de in de tabel gespecificeerde limieten vallen. 3.1.

Tabel 3.1

F, kHz
DA R , dB

Fasefrequentievervormingen hebben weinig effect op de kwaliteit van de transmissie van spraaksignalen, maar aangezien de CFC wordt gebruikt voor de transmissie van andere primaire signalen, zijn grote fasefrequentievervormingen of ongelijkmatige frequentiekarakteristieken van de groepsreistijd (GTT) onaanvaardbaar. Daarom worden afwijkingen van het GWP ten opzichte van zijn waarde met een frequentie van 1900 genormaliseerd Hz voor een eenvoudig kanaal van 2500 km lang, tabel 3.2.

Tabel 3.2

F,kHz

Dt,Mevr

Voor samengestelde kanalen zullen de afwijkingen van de GVP uiteraard vele malen groter zijn dan het aantal eenvoudige kanalen dat de samengestelde kanalen organiseert.

De amplitudekarakteristiek van de CFC is als volgt genormaliseerd: de resterende verzwakking van een eenvoudig kanaal moet constant zijn met een nauwkeurigheid van 0,3 dB wanneer het niveau van het meetsignaal verandert van –17,5 naar +3,5 dB op een punt met een nulmeetniveau op elke frequentie binnen de EPFC. De niet-lineaire vervormingsfactor voor een eenvoudig kanaal mag niet groter zijn dan 1,5% (1% bij de 3e harmonische) op het nominale transmissieniveau bij een frequentie van 1020 Hz.

Standaardisatie heeft ook betrekking op de mate van coördinatie van de ingangs- en uitgangsweerstanden van de CFC met de weerstanden van externe circuits - belastingen: de interne weerstand van de bron van verzonden signalen en de belastingsweerstand. De ingangs- en uitgangsweerstand van de CFC moeten puur actief en gelijk zijn R invoer =R uit = 600Ohm. De kanaalinvoer en -uitvoer moeten zijn symmetrisch, coëfficiënt reflectiesD of inconsistentie verval(reflecties)A D gelijk is, mag respectievelijk niet groter zijn dan 10% of 20 dB.

(3.7)

mag niet hoger zijn dan 10% of 20 dB. Hier is Zn de nominale waarde, en Zr de werkelijke weerstandswaarde.

Een belangrijke indicator voor de kwaliteit van de transmissie via CFC is het interferentievermogen, dat wordt gemeten door een speciaal apparaat genaamd psofometer (“psophos” betekent lawaai in het Grieks). De psofometer is een voltmeter met een kwadratische gelijkrichtingskarakteristiek. De keuze voor dit kenmerk wordt verklaard door het feit dat het oor het geluid van individuele bronnen optelt door vermogen, en het vermogen evenredig is met het kwadraat van de spanning of stroom. Psofometers verschillen van conventionele kwadratische voltmeters doordat ze een frequentie-afhankelijkheid van gevoeligheid hebben. Deze afhankelijkheid houdt rekening met de verschillende gevoeligheid van het oor bij individuele frequenties die deel uitmaken van het spectrum van interferentie en ruis, en wordt gevormd door weging psosometrischfilter.

Wanneer een spanning met een frequentie van 800 wordt toegepast op de ingang van de psofometer Hz bij een nulmeetniveau zal de uitlezing 775 zijn mV. Om dezelfde waarde bij andere frequenties te verkrijgen, moeten de niveaus meestal hoger zijn. Interferentiespanning gemeten door psofometer U psof, is gerelateerd aan de effectieve spanning U effe verhouding U psof = k P × U effe, Hier k P = 0,75 wordt genoemd psosometrische coëfficiënt.

De interferentie- of ruisspanning gemeten door een psofometer wordt genoemd psosometrische spanning. Vermogen bepaald door psosometrische spanning over een bepaalde weerstand R, genaamd psosometrische kracht, wat gelijk is aan P psof = k P × U 2 effe / R = 0,56U 2 effe R.

Het gemiddelde niveau van interferentievermogen met een uniform spectrum wordt gevonden in psosometrische metingen in de frequentieband 0,3...3,4 kHz met 2,5 dB(of 1,78 keer) minder dan bij het meten van effectieve (effectieve) waarden. Omvang 2,5 dB genaamd logaritmische psosometrische coëfficiënt.

Het psofometrische interferentievermogen op het punt met nulmeetniveau van de maximale lengte CFC, bestaande uit het maximale aantal eenvoudige kanalen, mag niet groter zijn dan 50.000 pVtp 0 (picowatt psosometrisch op het punt van nul relatief niveau). De overeenkomstige waarde van effectief ( ongewogen) toegestaan ​​interferentievermogen is 87000 pW. Psofometrisch interferentievermogen van een eenvoudig kanaal met een lengte van 2500 km mag niet groter zijn dan 10.000 pVtp 0.

De toegestane waarden van het gemiddelde en piekvermogen van telefoonsignalen aan de ingang van het telefoonsignaal zijn ook genormaliseerd: op het nulpunt relatief niveau is de gemiddelde vermogenswaarde 32 µW, en piek – 2220 µW

Om verschillende informatie te kunnen verzenden, moet in eerste instantie een medium voor de distributie ervan worden gecreëerd, namelijk een reeks lijnen of datatransmissiekanalen met gespecialiseerde ontvangst- en verzendapparatuur. Lijnen, of communicatiekanalen, vertegenwoordigen de verbindende schakel in elk modern datatransmissiesysteem, en vanuit organisatorisch oogpunt zijn ze verdeeld in twee hoofdtypen: lijnen en kanalen.

Een communicatielijn is een reeks kabels of draden, met behulp waarvan communicatiepunten met elkaar zijn verbonden en abonnees zijn verbonden met nabijgelegen knooppunten. Tegelijkertijd kunnen communicatiekanalen op verschillende manieren worden gecreëerd, afhankelijk van de kenmerken van een bepaald object en schema.

Wat zouden ze kunnen zijn?

Het kunnen fysieke bekabelde kanalen zijn, die gebaseerd zijn op het gebruik van gespecialiseerde kabels, maar het kunnen ook golfkanalen zijn. Golfcommunicatiekanalen worden gevormd om allerlei soorten radiocommunicatie in een bepaalde omgeving te organiseren met behulp van antennes en een speciale frequentieband. Tegelijkertijd zijn zowel optische als elektrische communicatiekanalen ook verdeeld in twee hoofdtypen: bedraad en draadloos. In dit opzicht kunnen optische en elektrische signalen worden verzonden via draden, ether en vele andere methoden.

In een telefoonnetwerk wordt, nadat een nummer is gekozen, een kanaal gevormd zolang er een verbinding bestaat, bijvoorbeeld tussen twee abonnees, en ook zolang er een spraakcommunicatiesessie wordt onderhouden. Bedrade communicatiekanalen worden gevormd door het gebruik van gespecialiseerde verdichtingsapparatuur, met behulp waarvan het mogelijk is om informatie via communicatielijnen over een lange of korte tijd te verzenden, die wordt geleverd door een groot aantal verschillende bronnen. Dergelijke lijnen omvatten één of meerdere paren kabels tegelijkertijd en bieden de mogelijkheid om gegevens over een vrij lange afstand te verzenden. Ongeacht welke soorten communicatiekanalen er worden overwogen, bij radiocommunicatie vertegenwoordigen ze een medium voor gegevensoverdracht dat is georganiseerd voor een specifieke of tegelijkertijd meerdere communicatiesessies. Als we het over meerdere sessies hebben, kan in dit geval gebruik worden gemaakt van de zogenaamde frequentieverdeling.

Welke soorten zijn er?

Net als bij moderne communicatie zijn er verschillende soorten communicatiekanalen:

• Digitaal.
• Analoog.
• Analoog digitaal.

Digitaal

Deze optie is een orde van grootte duurder in vergelijking met analoge opties. Met behulp van dergelijke kanalen wordt datatransmissie van extreem hoge kwaliteit bereikt, en het is ook mogelijk om verschillende mechanismen te implementeren met behulp waarvan absolute integriteit van kanalen, een hoge mate van informatiebeveiliging en het gebruik van een aantal andere diensten worden bereikt. Om de overdracht van analoge informatie via digitale technische communicatiekanalen te garanderen, wordt deze informatie in eerste instantie omgezet in digitaal.

Eind jaren 80 van de vorige eeuw verscheen er een gespecialiseerd digitaal netwerk met integratie van diensten, bij velen tegenwoordig beter bekend als ISDN. Er wordt verwacht dat een dergelijk netwerk in de loop van de tijd zal kunnen uitgroeien tot een mondiale digitale backbone die kantoor- en thuiscomputers met elkaar verbindt en deze een voldoende hoge datatransmissiesnelheid biedt. De belangrijkste communicatiekanalen van dit type kunnen zijn:

• Fax apparaat.
• Telefoon.
• Apparaten voor gegevensoverdracht.
• Gespecialiseerde apparatuur voor teleconferenties.
• En vele anderen.

Dergelijke middelen kunnen concurreren met moderne technologieën die tegenwoordig actief worden gebruikt in kabeltelevisienetwerken.

Andere variëteiten

Afhankelijk van de transmissiesnelheid van communicatiekanalen zijn ze onderverdeeld in:

• Lage snelheid. Deze categorie omvat alle soorten telegraaflijnen, die worden gekenmerkt door een extreem lage (naar huidige maatstaven vrijwel onbestaande) gegevensoverdrachtsnelheid, die een maximum van 200 bps bereikt.
• Gemiddelde snelheid. Er zijn analoge telefoonlijnen die transmissiesnelheden tot 56.000 bps bieden.
• Hoge snelheid of, zoals ze ook wel breedband worden genoemd. Datatransmissie via dit soort communicatiekanalen vindt plaats met een snelheid van meer dan 56.000 bps.

Afhankelijk van de mogelijkheden voor het organiseren van datatransmissierichtingen, kunnen communicatiekanalen worden onderverdeeld in de volgende typen:

• Eenvoudig. De organisatie van dit soort communicatiekanalen biedt de mogelijkheid om gegevens alleen in een bepaalde richting uit te zenden.
• Half duplex. Met behulp van dergelijke kanalen kunnen gegevens zowel in voorwaartse als achterwaartse richting worden verzonden.
• Duplex of full-duplex. Met behulp van dergelijke feedbackkanalen kunnen gegevens gelijktijdig in voorwaartse en achterwaartse richting worden verzonden.

Bedrade

Bekabelde communicatiekanalen omvatten een massa parallelle of getwiste koperdraden, glasvezelcommunicatielijnen en gespecialiseerde coaxkabels. Als we bedenken welke communicatiekanalen kabels gebruiken, is het de moeite waard om een ​​aantal belangrijke te benadrukken:

• Gedraaid paar. Biedt de mogelijkheid om informatie te verzenden met snelheden tot 1 Mbit/s.
• Coaxiale kabels. Deze groep omvat kabels in tv-formaat, zowel dun als dik. In dit geval bereikt de gegevensoverdrachtsnelheid al 15 Mbit/s.
• Glasvezelkabels. De meest moderne en productieve optie. Communicatiekanalen voor het verzenden van dit soort informatie bieden een snelheid van ongeveer 400 Mbit/s, wat aanzienlijk hoger is dan alle andere technologieën.

gedraaid paar

Het bestaat uit geïsoleerde geleiders, die paarsgewijs in elkaar zijn gedraaid om interferentie tussen paren en geleiders aanzienlijk te verminderen. Het is vermeldenswaard dat er tegenwoordig zeven categorieën gedraaide paren zijn:

• De eerste en tweede worden gebruikt om gegevensoverdracht op lage snelheid mogelijk te maken, waarbij de eerste een standaard, bekende telefoondraad is.
• De derde, vierde en vijfde categorie worden gebruikt om transmissiesnelheden tot 16, 25 en 155 Mbps te bieden, waarbij verschillende categorieën verschillende frequenties bieden.
• De zesde en zevende categorie zijn het meest productief. We hebben het over de mogelijkheid om gegevens te verzenden met snelheden tot 100 Gbit/s, wat de meest productieve kenmerken van communicatiekanalen vertegenwoordigt.

De meest voorkomende vandaag is de derde categorie. Door ons te concentreren op verschillende veelbelovende oplossingen met betrekking tot de noodzaak om voortdurend netwerkcapaciteit te ontwikkelen, zou het meest optimale zijn om communicatienetwerken (communicatiekanalen) van de vijfde categorie te gebruiken, die de snelheid van datatransmissie via standaard telefoonlijnen bieden.

Coaxiale kabel

Een gespecialiseerde koperen geleider bevindt zich in een cilindrische afschermende beschermende schaal, die uit vrij dunne aderen kronkelt, en ook volledig is geïsoleerd van de geleider met behulp van een diëlektricum. Deze verschilt van een standaard televisiekabel doordat deze een karakteristieke impedantie bevat. Via dergelijke informatiecommunicatiekanalen kunnen gegevens worden verzonden met snelheden tot 300 Mbit/s.

Dit kabelformaat is verdeeld in dun, met een dikte van 5 mm, en dik - 10 mm. In moderne LAN's is het vaak gebruikelijk om een ​​dunne kabel te gebruiken, omdat deze uiterst eenvoudig te leggen en te installeren is. De extreem hoge kosten en moeilijke installatie beperken de mogelijkheden van het gebruik van dergelijke kabels in moderne informatietransmissienetwerken ernstig.

Kabel-tv-netwerken

Dergelijke netwerken zijn gebaseerd op het gebruik van een gespecialiseerde coaxkabel, waarmee een analoog signaal over een afstand van maximaal enkele tientallen kilometers kan worden verzonden. Een typisch kabeltelevisienetwerk heeft een boomstructuur, waarbij het hoofdknooppunt signalen ontvangt van een gespecialiseerde satelliet of via een glasvezelverbinding. Tegenwoordig worden netwerken die glasvezelkabel gebruiken actief gebruikt, met behulp waarvan het mogelijk is om grote gebieden te bedienen en meer omvangrijke gegevens uit te zenden, terwijl signalen van extreem hoge kwaliteit behouden blijven bij afwezigheid van repeaters.

Met een symmetrische architectuur worden de retour- en voorwaartse signalen verzonden via één enkele kabel in verschillende frequentiebereiken en met verschillende snelheden. Dienovereenkomstig is het achterwaartse signaal langzamer dan het voorwaartse signaal. In ieder geval is het met behulp van dergelijke netwerken mogelijk om gegevensoverdrachtsnelheden te bieden die honderden keren hoger zijn dan die van standaard telefoonlijnen, en daarom werden deze laatste al lang niet meer gebruikt.

In organisaties die hun eigen kabelnetwerken aanleggen, worden meestal symmetrische schema's gebruikt, omdat in dit geval zowel de voorwaartse als de achterwaartse datatransmissie met dezelfde snelheid plaatsvindt, namelijk ongeveer 10 Mbit/s.

Kenmerken van het gebruik van draden

Het aantal draden dat kan worden gebruikt om thuiscomputers en diverse elektronica aan te sluiten, neemt elk jaar toe. Volgens statistieken verkregen tijdens onderzoek door professionele specialisten, wordt in een appartement van 150 meter ongeveer 3 km aan verschillende kabels gelegd.

In de jaren 90 van de vorige eeuw stelde het Britse bedrijf UnitedUtilities een nogal interessante oplossing voor dit probleem voor met behulp van zijn eigen ontwikkeling genaamd DigitalPowerLine, tegenwoordig beter bekend onder de afkorting DPL. Het bedrijf stelde voor om standaard elektrische netwerken te gebruiken als medium voor snelle datatransmissie, waarbij pakketten informatie of spraak worden verzonden via gewone elektrische netwerken, waarvan de spanning 120 of 220 V was.

Het meest succesvolle vanuit dit oogpunt is een Israëlisch bedrijf genaamd Main.net, dat als eerste PLC-technologie (Powerline Communications) op de markt bracht. Met behulp van deze technologie werd spraak- of datatransmissie uitgevoerd met snelheden tot 10 Mbit/s, terwijl de informatiestroom werd verdeeld in verschillende langzame stromen, die op afzonderlijke frequenties werden verzonden en uiteindelijk opnieuw werden gecombineerd tot één enkel signaal.

Het gebruik van PLC-technologie is tegenwoordig alleen relevant bij gegevensoverdracht met lage snelheid en wordt daarom gebruikt in domotica, verschillende huishoudelijke apparaten en andere apparatuur. Met behulp van deze technologie is het mogelijk om toegang te krijgen tot internet met een snelheid van ongeveer 1 Mbit/s voor toepassingen die hoge verbindingssnelheden vereisen.

Op korte afstand tussen het gebouw en het tussenliggende zendontvangerpunt, dat een transformatorstation is, kan de datatransmissiesnelheid 4,5 Mbit/s bereiken. Deze technologie wordt actief gebruikt bij het vormen van een lokaal netwerk in een woongebouw of een klein kantoor, omdat de minimale transmissiesnelheid het mogelijk maakt een afstand tot 300 meter te overbruggen. Met behulp van deze technologie is het mogelijk om verschillende diensten te implementeren die verband houden met bewaking op afstand, de beveiliging van objecten, evenals het beheer van objectmodi en hun bronnen, die deel uitmaken van de elementen van een intelligent huis.

Glasvezelkabel

Deze kabel is gemaakt van een gespecialiseerde kwartskern met een diameter van slechts 10 micron. Deze kern is omgeven door een unieke reflecterende beschermende schaal, waarvan de buitendiameter ongeveer 200 micron bedraagt. Datatransmissie vindt plaats door elektrische signalen om te zetten in lichtsignalen, bijvoorbeeld met behulp van een soort LED. Gegevenscodering wordt uitgevoerd door de intensiteit van de lichtstroom te veranderen.

Bij het verzenden van gegevens wordt de straal gereflecteerd door de wanden van de vezel, die uiteindelijk met minimale verzwakking bij het ontvangende uiteinde terechtkomt. Met behulp van een dergelijke kabel wordt een extreem hoge mate van bescherming tegen blootstelling aan externe elektromagnetische velden bereikt en wordt een vrij hoge gegevensoverdrachtsnelheid bereikt, die 1000 Mbit/s kan bereiken.

Met behulp van een glasvezelkabel is het mogelijk om tegelijkertijd de exploitatie van enkele honderdduizenden telefoon-, videotelefoon- en televisiekanalen te organiseren. Als we het hebben over andere voordelen die inherent zijn aan dergelijke kabels, is het de moeite waard om het volgende op te merken:

• Extreem hoge moeilijkheidsgraad van ongeautoriseerde verbinding.
• De hoogste graad van bescherming tegen elke brand.
• Voldoende hoge gegevensoverdrachtsnelheid.

Als we het echter hebben over de nadelen van dergelijke systemen, is het de moeite waard om te benadrukken dat ze behoorlijk duur zijn en de transformatie van lichte lasers in elektrische lasers noodzakelijk maken en omgekeerd. Het gebruik van dergelijke kabels wordt in de overgrote meerderheid van de gevallen uitgevoerd tijdens het leggen van hoofdcommunicatielijnen, en de unieke eigenschappen van de kabel hebben het vrij gebruikelijk gemaakt bij providers die de organisatie van het internetnetwerk verzorgen.

Schakelen

Communicatiekanalen kunnen onder andere geschakeld of niet-geschakeld zijn. De eerste worden slechts voor een bepaalde tijd aangemaakt, terwijl gegevens moeten worden overgedragen, terwijl niet-geschakelde gegevens voor een bepaalde tijd aan de abonnee worden toegewezen en niet afhankelijk zijn van hoe lang de gegevens zijn overgedragen.

WiMAX

Dergelijke lijnen kunnen, in tegenstelling tot traditionele radiotoegangstechnologieën, ook werken op een gereflecteerd signaal dat zich niet in de zichtlijn van een bepaald basisstation bevindt. De mening van deskundigen is het er vandaag de dag duidelijk over eens dat dergelijke mobiele netwerken enorme perspectieven bieden voor gebruikers in vergelijking met vaste WiMAX, die bedoeld is voor zakelijke klanten. In dit geval kan informatie over een vrij grote afstand (tot 50 km) worden verzonden, terwijl de kenmerken van dit soort communicatiekanalen snelheden tot 70 Mbit/s omvatten.

Satelliet

Satellietsystemen omvatten het gebruik van gespecialiseerde microgolfantennes die worden gebruikt om radiosignalen van grondstations te ontvangen en de ontvangen signalen vervolgens terug te sturen naar andere grondstations. Het is vermeldenswaard dat dergelijke netwerken gebruik maken van drie hoofdtypen satellieten die zich in gemiddelde of lage banen bevinden, evenals in geostationaire banen. In de overgrote meerderheid van de gevallen is het gebruikelijk om satellieten in groepen te lanceren, omdat ze, als ze van elkaar af bewegen, dekking bieden over het hele oppervlak van onze planeet.

Staatsexamen

(Staats examen)

Vraag nr. 3 “Communicatiekanalen. Classificatie van communicatiekanalen. Communicatiekanaalparameters. Voorwaarde voor het verzenden van een signaal via een communicatiekanaal.”

(Plyaskin)

Koppeling. 3

Classificatie. 5

Kenmerken (parameters) van communicatiekanalen. 10

Voorwaarde voor het verzenden van signalen via communicatiekanalen. 13

Literatuur. 14

Koppeling

Koppeling- een systeem van technische middelen en signaalverspreidingsomgeving voor het verzenden van berichten (niet alleen gegevens) van bron naar ontvanger (en vice versa). Communicatiekanaal, opgevat in enge zin ( communicatie pad), vertegenwoordigt alleen het fysieke signaalvoortplantingsmedium, bijvoorbeeld een fysieke communicatielijn.

Het communicatiekanaal is ontworpen om signalen tussen externe apparaten te verzenden. Signalen dragen informatie over die bedoeld is voor presentatie aan de gebruiker (persoon) of voor gebruik door computerapplicatieprogramma's.

Het communicatiekanaal omvat de volgende componenten:

1) zendapparaat;

2) ontvangstapparaat;

3) transmissiemedium van verschillende fysieke aard (Fig. 1).

Het signaal dat door de zender wordt gegenereerd en informatie bevat, komt, nadat het door het transmissiemedium is gegaan, aan bij de ingang van het ontvangende apparaat. Vervolgens wordt de informatie gescheiden van het signaal en verzonden naar de consument. De fysieke aard van het signaal is zo gekozen dat het zich met minimale verzwakking en vervorming door het transmissiemedium kan voortplanten. Het signaal is noodzakelijk als informatiedrager; het draagt ​​zelf geen informatie.

Figuur 1. Communicatiekanaal (optie nr. 1)

Afb.2 Communicatiekanaal (optie nr. 2)

Die. dit (kanaal) is een technisch apparaat (technologie + omgeving).

Classificatie

Er zullen precies drie soorten classificaties zijn. Kies naar smaak en kleur:

Classificatie nr. 1:

Er zijn veel soorten communicatiekanalen, waarvan de meest voorkomende zijn kanalen bekabeld communicatie ( antenne, kabel, glasvezel enz.) en radiocommunicatiekanalen (troposferisch, satelliet en etc.). Dergelijke kanalen worden op hun beurt gewoonlijk gekwalificeerd op basis van de kenmerken van de ingangs- en uitgangssignalen, evenals op basis van veranderingen in de kenmerken van de signalen, afhankelijk van verschijnselen die in het kanaal optreden, zoals vervaging en verzwakking van signalen.

Op basis van het type distributiemedium worden communicatiekanalen onderverdeeld in:

Bedrade;

Akoestisch;

Optisch;

Infrarood;

Radiokanalen.

Communicatiekanalen worden ook ingedeeld in:

· continu (continue signalen aan de in- en uitgang van het kanaal),

· discreet of digitaal (aan de ingang en uitgang van het kanaal - discrete signalen),

continu-discreet (aan de kanaalingang zijn er continue signalen en aan de uitgang zijn er discrete signalen),

· discreet-continu (discrete signalen aan de kanaalingang en continue signalen aan de uitgang).

Kanalen kunnen zijn zoals lineair En niet-lineair, tijdelijk En tijdruimte.

Mogelijk classificatie communicatie kanalen per frequentiebereik .

Informatieoverdrachtsystemen zijn dat wel enkel kanaal En meerkanaals. Het type systeem wordt bepaald door het communicatiekanaal. Als een communicatiesysteem op hetzelfde type communicatiekanalen is gebouwd, wordt de naam ervan bepaald door de typische naam van de kanalen. Anders wordt gebruik gemaakt van de detaillering van classificatiekenmerken.

Classificatie nr. 2 (meer gedetailleerd):

1. Classificatie volgens het gebruikte frequentiebereik

Ø Kilometer (DV) 1-10 km, 30-300 kHz;

Ø Hectometrisch (HW) 100-1000 m, 300-3000 kHz;

Ø Decameter (HF) 10-100 m, 3-30 MHz;

Ø Meter (MV) 1-10 m, 30-300 MHz;

Ø UHF (UHF) 10-100 cm, 300-3000 MHz;

Ø Centimetergolf (SMV) 1-10 cm, 3-30 GHz;

Ø Millimetergolf (MMW) 1-10 mm, 30-300 GHz;

Ø Decimilimeter (DMMV) 0,1-1 mm, 300-3000 GHz.

2. Volgens de richting van communicatielijnen

- gericht ( er worden verschillende geleiders gebruikt):

Ø coaxiaal,

Ø getwiste paren op basis van koperen geleiders,

Ø glasvezel.

- omnidirectioneel (radioverbindingen);

Ø zichtlijn;

Ø troposferisch;

Ø ionosferisch

Øruimte;

Ø radiorelais (heruitzending op decimeter en kortere radiogolven).

3. Per type verzonden berichten:

Ø telegraaf;

Ø telefoon;

Ødatatransmissie;

Ø fax.

4. Op type signalen:

Ø analoog;

Ødigitaal;

Øpuls.

5. Op type modulatie (manipulatie)

- In analoge communicatiesystemen:

Ø met amplitudemodulatie;

Ø met single-band modulatie;

Ø met frequentiemodulatie.

- In digitale communicatiesystemen:

Ø met amplitudemanipulatie;

Ø met frequentieverschuivingssleutel;

Ø met fasemanipulatie;

Ø met relatieve faseverschuivingssleutel;

Ø met tonale keying (afzonderlijke elementen manipuleren een hulpdraaggolfoscillatie (toon), waarna manipulatie op een hogere frequentie wordt uitgevoerd).

6. Volgens de basiswaarde van het radiosignaal

Ø breedband (B>> 1);

Ø smalband (B»1).

7. Op basis van het aantal gelijktijdig verzonden berichten

Ø eenkanaals;

Ø meerkanaals (frequentie, tijd, codeverdeling van kanalen);

8. Op aanwijzing van de berichtenuitwisseling

Ø eenzijdig;

Ø bilateraal.
9. In opdracht van berichtenuitwisseling

Ø eenvoudige communicatie- tweerichtingsradiocommunicatie, waarbij de verzending en ontvangst van elk radiostation afwisselend plaatsvindt;

Ø dubbelzijdige communicatie- verzending en ontvangst worden gelijktijdig uitgevoerd (het meest efficiënt);

Ø half-duplex communicatie- verwijst naar simplex, dat voorziet in een automatische overgang van verzending naar ontvangst en de mogelijkheid om de correspondent opnieuw te vragen.

10. Methoden voor het beschermen van verzonden informatie

Øopen communicatie;

Ø gesloten communicatie (geheim).

11. Afhankelijk van de mate van automatisering van de informatie-uitwisseling

Ø niet-geautomatiseerd - controle over het radiostation en uitwisseling van berichten wordt uitgevoerd door de operator;

Ø geautomatiseerd - alleen informatie wordt handmatig ingevoerd;

Ø automatisch - het berichtenproces wordt uitgevoerd tussen een automatisch apparaat en een computer zonder tussenkomst van de operator.

Classificatie nr. 3 (er mag iets herhaald worden):

1. Met doel

Telefoon

Telegraaf

Televisie

Uitzending

2. Door transmissierichting

Simplex (transmissie slechts in één richting)

Half-duplex (transmissie afwisselend in beide richtingen)

Duplex (gelijktijdige verzending in beide richtingen)

3. Afhankelijk van de aard van de communicatielijn

Mechanisch

Hydraulisch

Akoestisch

Elektrisch (bedraad)

Radio (draadloos)

Optisch

4. Door de aard van de signalen aan de in- en uitgang van het communicatiekanaal

Analoog (continu)

Discreet in de tijd

Discreet op signaalniveau

Digitaal (discreet in zowel tijd als niveau)

5. Op aantal kanalen per communicatielijn

Enkel kanaal

Meerkanaals

En hier nog een tekening:

Afb.3. Classificatie van communicatielijnen.

Kenmerken (parameters) van communicatiekanalen

1. Kanaaloverdrachtfunctie: gepresenteerd in de vorm amplitude-frequentierespons (AFC) en laat zien hoe de amplitude van de sinusoïde aan de uitgang van het communicatiekanaal verzwakt in vergelijking met de amplitude aan de ingang ervan voor alle mogelijke frequenties van het verzonden signaal. De genormaliseerde amplitude-frequentierespons van het kanaal wordt getoond in figuur 4. Als u de amplitude-frequentierespons van een echt kanaal kent, kunt u de vorm van het uitgangssignaal voor vrijwel elk ingangssignaal bepalen. Om dit te doen, is het noodzakelijk om het spectrum van het ingangssignaal te vinden, de amplitude van de samenstellende harmonischen om te zetten in overeenstemming met de amplitude-frequentiekarakteristiek, en vervolgens de vorm van het uitgangssignaal te vinden door de geconverteerde harmonischen op te tellen. Om de amplitude-frequentierespons experimenteel te controleren, is het noodzakelijk om het kanaal te testen met referentiesinusoïden (gelijk in amplitude) over het gehele frequentiebereik van nul tot een maximale waarde die in de ingangssignalen kan worden gevonden. Bovendien moet de frequentie van de ingangssinusoïden in kleine stappen worden gewijzigd, wat betekent dat het aantal experimenten groot moet zijn.

-- verhouding van het spectrum van het uitgangssignaal tot de ingang
- bandbreedte

Fig.4 Genormaliseerde amplitude-frequentierespons van het kanaal

2. Bandbreedte: is een afgeleid kenmerk van de frequentierespons. Het vertegenwoordigt een continu bereik van frequenties waarvoor de verhouding van de amplitude van het uitgangssignaal tot de ingang een vooraf bepaalde limiet overschrijdt, dat wil zeggen dat de bandbreedte het bereik van signaalfrequenties bepaalt waarbij dit signaal zonder significante vervorming via een communicatiekanaal wordt verzonden. . Normaal gesproken wordt de bandbreedte gemeten op 0,7 van de maximale frequentieresponswaarde. Bandbreedte heeft de grootste invloed op de maximaal mogelijke snelheid van informatieoverdracht via een communicatiekanaal.

3. Verzwakking: wordt gedefinieerd als de relatieve afname in amplitude of vermogen van een signaal wanneer een signaal met een bepaalde frequentie via een kanaal wordt verzonden. Vaak is bij het bedienen van een kanaal de fundamentele frequentie van het verzonden signaal vooraf bekend, dat wil zeggen de frequentie waarvan de harmonische de grootste amplitude en kracht heeft. Daarom is het voldoende om de verzwakking bij deze frequentie te kennen om bij benadering de vervorming te schatten van de signalen die via het kanaal worden verzonden. Nauwkeuriger schattingen zijn mogelijk met kennis van de verzwakking bij verschillende frequenties die overeenkomen met verschillende fundamentele harmonischen van het verzonden signaal.

Demping wordt meestal gemeten in decibel (dB) en wordt berekend met behulp van de volgende formule: , Waar

Signaalvermogen aan de kanaaluitgang,

Signaalvermogen aan de kanaalingang.

Demping wordt altijd berekend voor een specifieke frequentie en is gerelateerd aan de kanaallengte. In de praktijk wordt altijd het concept van “lineaire verzwakking” gebruikt, d.w.z. signaalverzwakking per eenheid kanaallengte, bijvoorbeeld verzwakking 0,1 dB/meter.

4. Transmissiesnelheid: karakteriseert het aantal bits dat per tijdseenheid via het kanaal wordt verzonden. Het wordt gemeten in bits per seconde - bit/s, evenals afgeleide eenheden: Kbit/s, Mbit/s, Gbit/s. De transmissiesnelheid is afhankelijk van de kanaalbandbreedte, het ruisniveau, het type codering en modulatie.

5. Immuniteit voor kanaalruis: kenmerkt zijn vermogen om signaaloverdracht te bieden in omstandigheden van interferentie. Interferentie wordt meestal onderverdeeld in intern(vertegenwoordigt thermisch geluid van apparatuur) En extern(ze zijn divers en afhankelijk van het transmissiemedium). De ruisimmuniteit van het kanaal hangt af van hardware en algoritmische oplossingen voor het verwerken van het ontvangen signaal, die zijn ingebed in het zendontvangerapparaat. Immuniteit voor lawaai overdracht van signalen via het kanaal kan worden verhoogd vanwege codering en speciale verwerking signaal.

6. Dynamisch bereik : logaritme van de verhouding tussen het maximale vermogen van de door het kanaal uitgezonden signalen en het minimum.

7. Geluidsimmuniteit: Dit is ruisimmuniteit, d.w.z. immuniteit tegen lawaai.

De verspreiding van informatie vindt plaats tijdens het overdrachtsproces.

Bij overdracht van informatie Er zijn altijd twee objecten: een bron en een ontvanger van informatie. Deze rollen kunnen veranderen. Tijdens een dialoog fungeert elke deelnemer bijvoorbeeld als bron of als ontvanger van informatie.

Informatie gaat van de bron naar de ontvanger via een communicatiekanaal waarin het met sommigen moet worden geassocieerd materiële drager. Om informatie te kunnen verzenden, moeten de eigenschappen van dit medium in de loop van de tijd veranderen. Een gloeilamp die constant brandt, geeft dus alleen informatie door dat er een proces gaande is. Als u een gloeilamp aan- en uitzet, kunt u allerlei informatie verzenden, bijvoorbeeld met behulp van morsecode.

Wanneer mensen praten, zijn geluidsgolven in de lucht de drager van informatie. In computers wordt informatie verzonden met behulp van elektrische signalen of radiogolven (in draadloze apparaten). Informatie kan worden verzonden met behulp van licht, een laserstraal, een telefoon- of postsysteem, een computernetwerk, enz.

Informatie komt via een communicatiekanaal in de vorm van signalen die de ontvanger kan detecteren met behulp van zijn zintuigen (of sensoren) en kan ‘begrijpen’ (decoderen).

Signaal is een verandering in de eigenschappen van het medium dat wordt gebruikt om informatie te verzenden.

Voorbeelden van signalen zijn veranderingen in de frequentie en het volume van geluid, lichtflitsen, veranderingen in de spanning op contacten, enz.

Een mens kan alleen signalen ontvangen met behulp van zijn zintuigen. Om informatie te verzenden, bijvoorbeeld via radiogolven, heb je hulpapparaten nodig: een radiozender die geluid omzet in radiogolven, en een radio-ontvanger die de omgekeerde conversie uitvoert. Ze stellen je in staat de menselijke capaciteiten uit te breiden.

Het is onmogelijk om met één signaal veel informatie over te brengen. Daarom wordt meestal niet één enkel signaal gebruikt, maar een reeks signalen bericht. Het is belangrijk om te begrijpen dat een bericht slechts een “shell” is voor het verzenden van informatie, en dat is informatie ook inhoud berichten. De ontvanger moet zelf informatie “extraheren” uit de ontvangen reeks signalen. Het is mogelijk om een ​​bericht te accepteren, maar de informatie niet te accepteren, bijvoorbeeld door spraak in een onbekende taal te horen of een gecodeerd bericht te onderscheppen.

Dezelfde informatie kan worden verzonden met behulp van verschillende berichten, bijvoorbeeld via spraak, via een briefje of via een vlaggenseinpaal, die bij de marine wordt gebruikt. Tegelijkertijd kan hetzelfde bericht verschillende informatie bevatten voor verschillende ontvangers. Zo diende de zinsnede ‘Het regent in Santiago’, die in 1973 op militaire radiofrequenties werd uitgezonden, als signaal voor de aanhangers van generaal A. Pinochet om de staatsgreep in Chili te beginnen.

Informatie wordt dus gepresenteerd en verzonden in de vorm van een reeks signalen, symbolen. Van de bron naar de ontvanger wordt de boodschap via een materieel medium verzonden. Als bij het transmissieproces gebruik wordt gemaakt van technische communicatiemiddelen, worden dit informatietransmissiekanalen (informatiekanalen) genoemd. Deze omvatten telefoon, radio, tv. Menselijke zintuigen spelen de rol van biologische informatiekanalen.

Het proces van het verzenden van informatie via technische communicatiekanalen volgt het volgende schema (volgens Shannon):

Overdracht van informatie is mogelijk met behulp van elke informatiecodeertaal die begrijpelijk is voor zowel de bron als de ontvanger.

Encoder– een apparaat dat is ontworpen om de oorspronkelijke boodschap van de informatiebron om te zetten in een vorm die geschikt is voor verzending.

Decodeerapparaat – een apparaat om een ​​gecodeerd bericht om te zetten in een origineel bericht.

Voorbeeld. Tijdens een telefoongesprek: de bron van het bericht is de spreker; een coderingsapparaat - een microfoon - zet de klanken van woorden (akoestische golven) om in elektrische impulsen; communicatiekanaal – telefoonnetwerk (draad); decodeerapparaat - dat deel van de buis dat we naar het oor brengen, hier worden de elektrische signalen weer omgezet in geluiden die we horen; de ontvanger van informatie is de luisterende persoon.

De term “ruis” verwijst naar verschillende soorten interferentie die het verzonden signaal vervormen en tot informatieverlies leiden. Dergelijke interferentie ontstaat in de eerste plaats om technische redenen: slechte kwaliteit van communicatielijnen, onveiligheid van verschillende informatiestromen die via dezelfde kanalen van elkaar worden verzonden. Ter bescherming tegen ruis worden verschillende methoden gebruikt, bijvoorbeeld het gebruik van verschillende soorten filters die het bruikbare signaal van de ruis scheiden. Er is een wetenschap die methoden ontwikkelt om informatie te beschermen: cryptologie, die veel wordt gebruikt in de communicatietheorie.

Claude Shannon ontwikkelde een speciale coderingstheorie die methoden biedt voor het omgaan met ruis. Een van de belangrijke ideeën van deze theorie is dat de code die via de communicatielijn wordt verzonden, redundant moet zijn. Hierdoor kan het verlies van een deel van de informatie tijdens de verzending worden gecompenseerd. De redundantie mag echter niet te groot zijn. Dit zal leiden tot vertragingen en hogere communicatiekosten. Met andere woorden, om de inhoud van een door interferentie vervormd bericht te kunnen herstellen, moet dit wel het geval zijn overbodig dat wil zeggen, het moet “extra” elementen bevatten, zonder welke de betekenis nog steeds wordt hersteld. In het bericht "Vlg vpdt in Kspsk MR" zullen velen bijvoorbeeld de zinsnede "De Wolga stroomt in de Kaspische Zee" raden, waaruit alle klinkers zijn verwijderd. Dit voorbeeld suggereert dat natuurlijke talen veel “extra” bevatten; hun redundantie wordt geschat op 60-80%.

Wanneer u het onderwerp van het meten van de snelheid van informatieoverdracht bespreekt, kunt u de techniek van analogie gebruiken. Een analoog is het proces waarbij water door waterleidingen wordt gepompt. Hier bestaat het watertransmissiekanaal uit buizen. De intensiteit (snelheid) van dit proces wordt gekenmerkt door waterverbruik, d.w.z. het aantal liters dat per tijdseenheid wordt verpompt. Bij het verzenden van informatie zijn de kanalen technische communicatielijnen. Naar analogie met een watervoorziening kunnen we praten over de informatiestroom die via kanalen wordt verzonden. De informatietransmissiesnelheid is het informatievolume van een bericht dat per tijdseenheid wordt verzonden. Daarom zijn de eenheden voor het meten van de snelheid van de informatiestroom: bit/s, byte/s, enz.

Een ander concept – de capaciteit van informatiekanalen – kan ook worden verklaard met behulp van een “loodgieterswerk”-analogie. U kunt de waterstroom door de leidingen vergroten door de druk te verhogen. Maar dit pad is niet eindeloos. Als de druk te hoog is, kan de leiding scheuren. Daarom de maximale waterstroom, die de doorvoer van het watertoevoersysteem kan worden genoemd. Communicatielijnen voor technische informatie hebben ook een vergelijkbare snelheidslimiet voor gegevensoverdracht. De redenen hiervoor zijn ook fysiek.

Communicatiekanaal is een geheel van technische middelen en een fysieke omgeving die in staat is verzonden signalen over te dragen, waardoor de overdracht van berichten van de informatiebron naar de ontvanger wordt gegarandeerd.

Kanalen zijn meestal verdeeld in continu en discreet.

In het meest algemene geval bevat elk afzonderlijk kanaal een continu kanaal als component. Als de invloed van interfererende factoren op de overdracht van berichten in een kanaal kan worden verwaarloosd, wordt zo’n geïdealiseerd kanaal genoemd. kanaal zonder interferentie . In zo'n kanaal correspondeerde elk bericht aan de ingang op unieke wijze met een specifiek bericht aan de uitgang en omgekeerd. Als de invloed van interferentie in een kanaal niet kan worden verwaarloosd, gebruik dan bij het analyseren van de kenmerken van berichten die via een dergelijk kanaal worden verzonden modellen die de werking van het kanaal karakteriseren in aanwezigheid van interferentie.

Onder kanaalmodel verwijst naar een wiskundige beschrijving van een kanaal waarmee iemand de kenmerken ervan kan berekenen of evalueren, op basis waarvan methoden voor het construeren van communicatiesystemen worden onderzocht zonder experimentele studies uit te voeren.

Een kanaal waarin de kansen om het eerste signaal met het tweede en het tweede met het eerste te identificeren hetzelfde zijn, wordt genoemd symmetrisch .

Er wordt een kanaal opgeroepen waarvan het alfabet van signalen aan de ingang verschilt van het alfabet van signalen aan de uitgang kanaal wissen.

Het kanaal voor het verzenden van een bericht van de bron naar de ontvanger, aangevuld met een retourkanaal, dat dient om de betrouwbaarheid van de transmissie te vergroten, heet feedback kanaal.

Een communicatiekanaal wordt als gegeven beschouwd als de gegevens over het bericht aan de ingang ervan bekend zijn, evenals de beperkingen die aan de ingangsberichten worden opgelegd door de fysieke kenmerken van de kanalen.

Om communicatiekanalen te karakteriseren worden twee concepten van transmissiesnelheid gebruikt:

1 – technische transmissiesnelheid, die wordt gekenmerkt door het aantal elementaire signalen dat per tijdseenheid via een communicatiekanaal wordt verzonden, hangt af van de eigenschappen van communicatielijnen en van de snelheid van de kanaalapparatuur:

2 – informatiesnelheid, die wordt bepaald door de gemiddelde hoeveelheid informatie die per tijdseenheid via een communicatiekanaal wordt verzonden:

Kanaalcapaciteit is de maximale snelheid van informatieoverdracht via dit kanaal, bereikt met de meest geavanceerde verzend- en ontvangstmethoden.

Lezing nr. 8

Coördinatie van fysieke kenmerken van het communicatiekanaal en signaal

Elk specifiek communicatiekanaal heeft fysieke parameters die de mogelijkheid bepalen om bepaalde signalen via dit kanaal te verzenden. Ongeacht het specifieke type en doel kan elk kanaal worden gekenmerkt door drie hoofdparameters:

TK – kanaaltoegangstijd [s];

FK – kanaalbandbreedte [Hz];

Н К – toegestane overmaat aan signaal boven interferentie in het kanaal.

Op basis van deze kenmerken wordt het integrale kenmerk gebruikt - kanaalvolume.

Beschouw de volgende gevallen:

A)

Om de mogelijkheid te beoordelen om een ​​bepaald signaal over een specifiek kanaal te verzenden, moet u de kenmerken van het kanaal correleren met de overeenkomstige kenmerken van het signaal:

T C – signaalduur [s];

F C – frequentieband (spectrumbreedte) van het signaal [Hz];

H C – niveau van signaaloverschot ten opzichte van ruis.

Dan kunnen we het concept introduceren signaalvolume .