Аналогові системи радіозв'язку були популярні протягом багатьох років. Сьогодні ж вони поступово «йдуть» з ринку, а їхнє місце посідають системи цифрового радіозв'язку.

Чому цифровий зв'язок «витіснив» аналоговий:

• На багатьох підприємствах виникла потреба у розширенні можливостей мережі
• Сучасним об'єктам знадобилося універсальне рішення щодо організації системи зв'язку
• Абоненти, крім відправки звичайних голосових повідомлень, потребували передачі даних, і вищих швидкостях радіосистем

Саме цифровий радіозв'язок зміг вирішити всі ці проблеми. Замінивши старі аналогові радіопристрої в мережі на цифрові, можна миттєво підвищити продуктивність мережі, розширити її функціонал і застерегти себе від багатьох проблем у майбутньому.

Двосторонній аналоговий зв'язок на багатьох об'єктах вже давно замінено на цифровий. Давайте розглянемо основні принципи роботи цих систем та переваги.

Як працює цифровий радіозв'язок

Цифровий радіозв'язок – система радіопристроїв, яка перетворює голос людини у певний цифровий формат, після чого обробляє ці дані та відправляє їх на приймач.

Якщо дані надходять на приймач з інтернету або іншого пристрою відразу в цифровому вигляді, то перетворення не відбувається. Ця інформація буде одразу оброблена та відправлена ​​до радіоефіру.

Щоб забезпечити максимальну надійність такого зв'язку та вищу якість голосу, необхідно застосовувати різні протоколи надсилання інформації, які працюють разом з різними алгоритмами обробки помилок.

Працює цифровий зв'язок в УКХ-діапазоні. Сьогодні у світі є кілька прийнятих стандартів цифрового зв'язку – APCO та інші.

Системи цифрового радіозв'язку:

Система цифрового радіозв'язку – «потужна» сукупність пристроїв на вирішення універсальних завдань щодо зв'язку. Наприклад, DMR (Digital Mobile Radio). Цей стандарт розроблено спеціально для країн Європи.

У його основі лежить протокол TDMA (2-інтервальний). А на основі протоколу TDMA вже розроблено безліч інших стандартів зв'язку, які давно стали популярними по всьому світу. TETRA та GSM – лише деякі з них.

Системи цифрового радіозв'язку на базі TDMA мають багато переваг, серед яких: невелика ціна обладнання, тривалий експлуатаційний термін акумуляторів, «відкритість» для модернізації тощо.

А, якщо торкнутися цифрового зв'язку загалом, то він відрізняється:

• Підвищена якість передачі голосових даних
• Зниженим рівнем перешкод на лінії
• Обширною зоною покриття (без втрати якості голосу та сигналу на граничних відстанях)
• Ефективність у плані використання частотного діапазону (канали поділяються на так звані слоти, швидкість передачі інформації – підвищена, реалізований пакетний режим та багато іншого)
• Великі можливості в галузі шифрування даних
• Швидка організація системи цифрової радіомережі

Є питання щодо цифрового радіозв'язку? – наші експерти з радістю дадуть відповідь на них! Телефонуйте в офіс нашої Компанії за номером, вказаним вище.

Мал. 1.2. Структурна схема цифрової системи зв'язку.

Рис.1.3. - Процес перетворення дискретного повідомлення на сигнал і зворотного перетворення сигналу на повідомлення

Дамо опис кожного блоку структурної схеми цифрової системи передачі безперервних повідомлень.

1. Джерело інформації(повідомлення) генерує сигнал, призначений для подальшої передачі каналу зв'язку. Цей сигнал повинен містити випадкову складову, інакше він не нестиме жодної інформації.

Джерело інформації може видавати дані передачі каналу зв'язку як у цифровому вигляді (сучасні носії цифрової інформації, різні датчики з цифровим інтерфейсом тощо. буд.), і у аналоговому вигляді (аналогові датчики, передача звуку і зображення та інших.). Незалежно від типу джерела інформації дані мають бути представлені якомога стислішим цифровому вигляді. Процес ефективного перетворення даних на послідовність двійкових символів називається кодуванням джерелаабо стиском даних. Як правило, дані на цифрових носіях є вже стислими (наприклад, формат цифрового кодування звукової інформації з втратами MP3, алгоритми стиснення відеоінформації MPEG, алгоритм стиснення зображень JPEG), тоді як дані з аналогових джерел інформації дуже надмірні і вимагають стиснення.

2. Аналогово-цифровий перетворювач.У складі цифрового каналу передбачені пристрої для перетворення безперервного повідомлення на цифрову форму – аналогово-цифровий перетворювачна передавальній стороні та пристрій перетворення цифрового сигналу на безперервний – ЦАП на приймальній стороні. АЦП за допомогою імпульсно-кодової модуляції переводить сигнал з аналогової форми цифрову, представлену у вигляді послідовності m-ічних кодових комбінацій. На приймальній стороні ЦАП відновлює вихідне повідомлення щодо прийнятих кодових комбінацій.

Рис.1.4. Структурна схема АЦП

Суть перетворення аналогових величин полягає в поданні певної безперервної функції (наприклад, напруги) від часу до послідовності чисел, віднесених до деяких фіксованих моментів часу. Нехай, наприклад, є який-небудь сигнал (безперервний) і для перетворення його в цифровий необхідно цей сигнал подати у вигляді послідовності певних чисел, кожне з яких відноситься до певного часу. Для перетворення аналогового (безперервного) сигналу на цифровий необхідно виконати 3 операції: дискретизація, квантування та кодування.

Поняття аналого-цифрового перетворення тісно пов'язані з поняттям виміру. Під виміромрозуміється процес порівняння вимірюваної величини з деяким еталоном, при аналого-цифровому перетворенні відбувається порівняння вхідної величини з деякою опорною величиною (як правило, з опорною напругою). Таким чином, аналого-цифрове перетворення може розглядатися як вимірювання значення вхідного сигналу, і до нього застосовуються всі поняття метрології, такі як похибки вимірювання.

3. Модулятор(Лат. modulator- що дотримується ритму) -пристрій, що змінює параметри несучого сигналу відповідно до змін переданого (інформаційного) сигналу. Цей процес називають модуляцією, а сигнал, що передається модулюючим.

На вигляд керованих параметрів модулятори поділяються на: амплітудні, частотні, фазові, квадратурні, односмуговіі т.д. Якщо несуть імпульсні сигнали, то їх модулюють за допомогою амплітудно-імпульсних, частотно-імпульсних, час-імпульсних і широтно-імпульсних модуляторів. Якість роботи модульаторів визначається лінійністю його модуляційних характеристик.

Модулятор є одним із складових частин передавальних пристроїв радіозв'язку, радіо- і телемовлення. Тут несуть високочастотні гармонічні коливання, а модулюючими - коливання звукової частоти і відеосигнали. Модулятори також застосовують у радіолокації, системах кодово-імпульсного зв'язку, телеуправлінні та телеметрії. Модулятори, що перетворюють постійну напругу на змінні, застосовуються в підсилювачах постійного струму, що працюють за принципом модуляції -демодуляції, для усунення дрейфу нуля і підвищення чутливості аналогових обчислювальних пристроїв. Пристрій, що працює за принципом модулятор-демодулятор, називається модем.

Рис.1.5. Модулювання аналогового сигналу

4. Канал зв'язку(англ. channel, data line) - система технічних засобів чи середовище поширення сигналів передачі даних від джерела до одержувачу. У разі використання провідної лінії зв'язку середовищем поширення сигналу може бути оптичне волокно або кручена пара.

Канал зв'язку є складовою каналу передачі. Лінією зв'язкуназивається середовище, що використовується передачі сигналів від передавача до приймача. У системах електричного зв'язку - це кабель чи хвилевід, у системах радіозв'язку - область простору, у якому поширюються електромагнітні хвилі від передавача до приймача.

Каналом зв'язкуназивається сукупність засобів, що забезпечують передачу сигналу від деякої точки системи А до точки В. Точки А і В можуть бути обрані довільно, аби між ними проходив сигнал. Якщо сигнали, що надходять на вхід каналу та знімаються з його виходу, є дискретними (за станами), то канал називається дискретним. Якщо вхідні та вихідні сигнали каналу є безперервними, то і канал називається безперервним. Зустрічаються також дискретно-безперервніі безперервно-дискретніканали, на вхід яких надходять дискретні сигнали, і з виходу знімаються безперервні, чи навпаки. Видно, що канал може бути дискретним або безперервним незалежно від характеру повідомлень, що передаються. Понад те, у тому ж системі зв'язку можна назвати як дискретний, і безперервний канали. Все залежить від того, яким чином обрані точки А та В входу та виходу каналу.

Безперервний канал зв'язку можна характеризувати так само, як і сигнал, трьома параметрами: часом T k протягом якого по каналу ведеться передача динамічним діапазоном D k і смугою пропускання каналу F k . Також у каналі зв'язку сигнал накладаються перешкоди, обумовлені різними характеристиками середовища поширення.

Найважливішими показниками роботи системи зв'язкує:

Швидкість передачі;

Пропускна здатність;

Перешкодостійкість.

Крім того, у всіх системах зв'язку має дотримуватися умова: пропускна здатність > швидкість передачі.

Під стійкістю до перешкод розуміють здатність системи протистояти шкідливому впливу перешкод на передачу повідомлень. Максимальна кількість інформації, яка може бути передана двійковим символом, одержала назву біт. Існують і багато інших параметрів, що характеризують з різних точок зору якість системи зв'язку. До них відносяться скритність зв'язку, надійність системи, габаритні розміриі маса апаратури, вартість обладнання, експлуатаційні витратиі т.п.

5. Демодулятор, детектор(Фр. demodulateur) - електронний вузол пристроїв, що відокремлює корисний (модулюючий) сигнал від складової, що несе.

Передане повідомлення у приймачі зазвичай відновлюється у такій послідовності. Спочатку прийнятий сигнал демодулюється. У системах передачі безперервних повідомлень у результаті демодуляції відновлюється первинний сигнал, що відображає передане повідомлення. Цей сигнал потім надходить на пристрій, що відтворює або записує.

У системах передачі дискретних повідомлень в результаті демодуляції послідовність елементів сигналу перетворюється на послідовність кодових символів, після чого ця послідовність перетворюється на послідовність елементів повідомлення, що видається одержувачу. Це перетворення називається декодуванням.

Операції демодуляції та декодування – не просто операції зворотні модуляції та кодування. В результаті різних спотворень і впливу перешкод сигнал, що прийшов може істотно відрізнятися від переданого. Тому завжди можна висловити кілька припущень, яке саме повідомлення передавалося. Завданням приймального пристрою є прийняття рішення про те, яке з можливих повідомлень дійсно передавалося джерелом. Та частина приймального пристрою, яка здійснює аналіз сигналу, що надходить і приймає рішення про передане повідомлення, називається вирішальною схемою.

6. Цифро-аналоговий перетворювач (ЦАП) - пристрій для перетворення цифрового (зазвичай двійкового) коду на аналоговий сигнал (струм, напруга або заряд). Цифро-аналогові перетворювачі є інтерфейсом між дискретним цифровим світом та аналоговими сигналами

Загальні типи електронних ЦАП:

- широтно-імпульсний модулятор- Найпростіший тип ЦАП. Стабільний джерело струму або напруги періодично включається на час, пропорційне цифровому коду, що перетворюється, далі отримана імпульсна послідовність фільтрується аналоговим фільтром нижніх частот. Такий спосіб часто використовується для управління швидкістю електромоторів, а також стає популярним у Hi-Fi аудіотехніці;

- ЦАП передискретизації, такі як - ЦАП, засновані на щільності імпульсів, що змінюється. Передискретизація дозволяє використовувати ЦАП з меншою розрядністю для більшої розрядності підсумкового перетворення. Часто дельта-сигма ЦАП будується на основі найпростішого однобітного ЦАП, який є практично лінійним. На ЦАП малої розрядності надходить імпульсний сигнал з модульованою щільністю імпульсів(з постійною тривалістю імпульсу, але зі змінною шпаруватістю), що створюється з використанням негативного зворотного зв'язку. Негативний зворотний зв'язок виступає у ролі фільтра верхніх частот для шуму квантування.

- ЦАП зважувального типу, в якому кожному біту двійкового коду, що перетворюється, відповідає резистор або джерело струму, підключений на загальну точку підсумовування. Сила струму джерела (провідність резистора) пропорційна ваги біта, якому він відповідає. Таким чином, усі ненульові біти коду підсумовуються з вагою. Зважуючий метод один із найшвидших, але йому властива низька точність через необхідність наявності набору безлічі різних прецизійних джерел або резисторів та непостійного імпедансу. З цієї причини зважувальні ЦАП мають розрядність не більше восьми біт;

- ЦАП сходового типу(ланцюгова R-2R-схема). У R-2R-ЦАП значення створюються у спеціальній схемі, що складається з резисторів із опорами Rі 2R, Називається матрицею постійного імпедансу. Дана матриця має два види включення: пряме – матриця струмів та інверсне – матриця напруг. Застосування однакових резисторів дозволяє суттєво поліпшити точність порівняно зі звичайним ЦАП, що зважує, так як порівняно просто виготовити набір прецизійних елементів з однаковими параметрами. ЦАП типу R-2R дозволяють відсунути обмеження розрядності. З лазерним припасуванням резисторів на одній підкладці досягається точність 20-22 біта. Основний час на перетворення витрачається в операційному підсилювачі, тому він повинен мати максимальну швидкодію. Швидкодія ЦАП одиниці мікросекунд та нижче (тобто наносекунди)

ЦАП перебувають у початку аналогового тракту будь-якої системи, тому параметри ЦАП багато чому визначають параметри всієї системи загалом.

7. Одержувач інформації(вихід сигналу) – ним може служити динамік, екран телевізора, будь-який пристрій, що відтворює отриманий сигнал.

Оскільки людина як одержувач інформації є ключовим елементом будь-якої телекомунікаційної системи, якість сигналу оцінюється з його суб'єктивного сприйняття мови. До основних показників якості мови, що приймається, відносять: розбірливість (зрозумілість), гучністьі натуральність.

Зрозумілість мови- визначальна характеристика тракту передачі промови, оскільки якщо тракт забезпечує повної зрозумілості промови, то ніякі інші його переваги немає значення - не придатний до эксплуатации. Для безпосереднього визначення цієї якісної характеристики є лише один метод – суб'єктивно-статистичні випробування (ССІ), що вимагає великої кількості мовного матеріалу, обробленого кодеками та трактом передачі, та залучення групи експертів (тренованих слухачів та дикторів). Розроблено непрямий, об'єктивний кількісний метод визначення зрозумілості мови через її перебірливість.

ЧОМУ ЦИФРА?

Технологія цифрового двостороннього радіозв'язку покликана вирішити проблему перевантаженості радіочастотного спектра та забезпечити ефективність його використання. У світі використовуються мільйони аналогових радіостанцій, і такевеличезна кількість користувачів у радіочастотних діапазонах істотно погіршує якість та надійність комунікації. У деяких країнах вже ухвалені законодавчі акти, які зобов'язують виробників випускати та продавати лише цифрове обладнання радіозв'язку. В результаті, більшість виробників радіообладнання інвестують у розвиток нових цифрових радіотехнологій, щоб задовольнити попит, що постійно зростає, на більш ефективне обладнання двостороннього радіозв'язку. Цифра змінює погляд користувачів на комунікацію та використання радіостанцій.

Недоліки аналогового радіозв'язку

Аналогові системи радіозв'язку досі мають широкезастосування, та їх користувачам добре відомо про їхнедоліки:

^^ Якість звуку

Фонові шуми та атмосферні перешкоди.

^^ Нестабільне функціонування

Випадкові збої під час надсилання або отримання дзвінків.

^^ Дальність радіозв'язку

Зменшення ефективності із збільшенням відстані.

^^ Недостатня захищеність радіозв'язку

Безконтрольність прослуховування розмов.

^^ Перевантаженість каналу

Ризик втрати важливого виклику через роботу сторонніх

радіостанцій та перешкод.

^^ Управління викликами

Неможливість встановити прямий виклик певному

ЦИФРОВІ ТЕХНОЛОГІЇ ЗМІНЯЮТЬ ПРЕДСТАВ ЛІНІЯ ПРО РАДІЗВ'ЯЗКУ

З розвитком нових цифрових технологій, що включають традиційний функціонал аналогових пристроїв з низкою додаткових функцій, користувачі отримують широкий спектр можливостей радіозв'язку. Стійко висока якість викликів Звук - цифрові технології забезпечують більш ефективне придушення шумів та перешкод, зберігаючи якість звуку на більшій відстані, і користувачі чують, що їм кажуть, ясно та чітко. Використання вокодера AMBE+2™ допомагає значно покращити якість звуку, що передається в поміхонасиченому середовищі для досягнення ефективності радіочастотного спектру. Зона покриття — цифрові технології допомагають користувачам зробити більше дзвінків у більшу кількість місць. Цифровий сигнал залишається потужним та чистим протягом усієї дальності радіопередачі. Підвищена стійкість цифрового радіосигналу забезпечує більшу дальність зв'язку, яка раніше недоступна.

ПОЛУЧЕНЕ УПРАВЛІННЯ ВИКЛИКАМИ

Контроль- Звичайне бажання користувачів аналоговими радіостанціями - контролювати тих, хто отримує

повідомлення, та уникати трансляції повідомлень широкому колу слухачів. Цифрові технології роблять це можливим за допомогою унікального ідентифікатора, який надається кожній цифровій радіостанції. Користувач може вибірково викликати окрему радіостанцію або групу, надсилаючи дзвінки лише абонентам, яким необхідно передати певну інформацію.

Можливості керування викликами

^^ Індивідуальний виклик- користувач може викликати безпосередньо іншого певного користувача, і більше ніхто в каналі їх не почує.

^^ Груповий виклик- Користувач може викликати певну групу користувачів. При цьому всі учасники групи чують один одного, але їх не можуть почути інші користувачі, хто не входить до цієї групи, незважаючи на те, що використовуватимуть той самий канал.

^^ Загальний виклик- Користувач здійснює виклик усім радіостанціям у каналі.

^ ^ Пізній вхід- під час активної фази індивідуального або групового виклику інші користувачі можуть приєднатися до розмови на більш пізній стадії.

Текстові повідомлення— цифрові технології дають можливість надсилати та приймати текстові повідомлення як запрограмовані, так і довільні. Таким

Таким чином, користувач може залишатися на зв'язку, коли голосовий зв'язок неможливий, а також коли потрібно зберегти повідомлення для подальшого використання.

Захист інформації— у цифровому режимі не потрібне додаткове обладнання для захисту каналів зв'язку. При увімкненій функції шифрування повідомлення чують тільки ті абоненти, яким воно адресоване, при цьому відсутнє значне зниження якості звуку, властиве скремблювання в аналоговому режимі.

ПЕРЕХОДІТЬ НА ЦИФРУ ПРАВИЛЬНО НЕ ВСЕ ЦИФРОВІ ТЕХНОЛОГІЇ ОДНАКОВІ

На відміну від аналогових систем радіозв'язку, які, незалежно від марок, можуть чудово взаємодіяти між собою, у цифрових системах використовується один із двох протоколів: TDMA або FDMA. Важливо, що це два протоколу несумісні, тобто. у цифровій системі радіостанція з протоколом FDMA не взаємодіятимуть з радіостанцією з протоколом TDMA. У всьому світі більш ніж 74% цифрових радіостанцій використовується протокол TDMA, що дозволяє збільшити ефективність і потужність.

Протокол TDMA передбачає використання повного каналу 12,5 кГц, який ділиться на два незалежніслота, тим самим досягаючи ефективності 6,25 кГцкожен. Таким чином, пропускна здатністьчастотного каналу подвоюється. Завдяки цьому набазі одного каналу може бути організовано дваОдночасний сеанс голосового зв'язку. В якостіальтернативи один слот може бути зайнятий голосом, адругий використаний для передачі даних - наприклад,Текстові повідомлення. При цьому немає потреби в придбанні другої ліцензії, не відбувається зменшення дальності зв'язку і немає загрози перешкод від сусідніх каналів. Інші переваги TDMA: ^^ Сумісність з аналоговими системами зв'язку для легшого та ефективного переходу на цифру. ^^ Найменша вартість обладнання - не потрібна додаткових ретрансляторів або комбайнерів,отримання подвійної ємності каналу ^^ Більш тривалий час роботи від батареї – протокол TDMA дозволяє зменшити вдвічі час передачі, збільшує тривалість розмов та час роботи радіостанції від однієї батареї без підзарядки. Найменші витрати на додаткове обладнання ведуть до економії витрат на електроенергію. ^^ Велика свобода вибору – TDMA – найпоширеніший у світі протокол цифрового рухомого радіозв'язку. Застосування TDMA дозволяє користувачам отримати гнучкіші системи радіозв'язку.

Протокол FDMA передбачає поділ смуги частот на кілька вузьких підканалів, але при цьому пропускна здатність каналу 12,5 кГц не повністю використовується. У міру звуження смуги зростає загроза перешкод, знижується чутливість і може зменшитись радіус дії пристроїв - тобто загальна якість зв'язку падає. Для вирішення цієї проблеми потрібні додаткові ліцензії та смуги частот, що робить систему значно дорожчою. Інші недоліки протоколу FDMA: ^^ Висока вартість обладнання – для організації кожного каналу потрібен окремий ретранслятор. Крім того, щоб поєднувати кілька частот на одній антені базової станції необхідно ущільнюючий пристрій. ^^ Високі витрати на придбання ліцензій – для Досягнення необхідної пропускної спроможності потрібні додаткові ліцензії або смуги частот. Два підканали 6,25 кГц не можуть повноцінно працювати в каналі 12,5 кГц, цифрові системи не зможуть взаємодіяти з такими аналоговими системами, оскільки це відбуватиметься на різних частотах. ^^ Обмежений вибір – асортимент радіостанцій, що працюють на основі протоколу FDMA невеликий – лише невелика кількість виробників пропонують такі пристрої.

НОВИЙ ЕТАП ВЕЛИКОГО ШЛЯХУ

Те, що вас влаштовувало раніше, не означає, що влаштовуватиме і надалі - Ви можетедозволити собі якісніший зв'язок. Подолання недоліків аналогових пристроївколишніх поколінь та прагнення до кращої якості звуку, надійного захисту та більшої дальності зв'язку - це недорогі двостороннього радіозв'язку Vertex eVerge. Сумісні з іншими аналоговими пристроями, ці високотехнологічні рішеннянадають більше можливостей для найкращого вирішення завдань радіозв'язку.

^^ вихідна потужність 45 Вт VHF /

^^ 16 каналів

Мета роботи:знайомство з функціональними основними вузлами цифрової системи зв'язку передачі як дискретних, і аналогових сигналів. Перетворення сигналів в окремих блоках системи зв'язку з різними видами модуляції та кодування. Демонстрація завадостійкості системи зв'язку.

Короткі відомості з теорії

В даний час у всьому світі розвивається цифрова форма передачі сигналів: цифрова телефонія, цифрове кабельне телебачення, цифрові системи комутації та системи передачі, цифрові мережі зв'язку. Якість цифрового зв'язку значно вища, ніж аналогової, так як цифрові сигнали набагато більш завадові: немає накопичення шумів, легко обробляються, цифрові сигнали можна "стискати", що дозволяє в одній смузі частот організувати більше каналів з високою швидкістю передачі і відмінною якістю.

Метою даної лабораторної роботи є вивчення можливостей, а також вивчення переваг та недоліків цифрових систем зв'язку. Відповідно до цієї мети поставлені такі завдання: - дослідити основні принципи цифрової системи передачі даних; - Розкрити поняття та структуру цифрової системи зв'язку; - Вивчити особливості побудови цифрових систем передачі.

Системи передачі інформації

Під інформацієюрозуміють сукупність відомостей, про якісь події, явища або предмети. Для передачі або зберігання інформації використовуються різні знаки (символи), що дозволяють висловити (подати) інформацію в деякій формі. Цими знаками можуть бути слова та фрази у людській мові, жести та малюнки, форма коливань, математичні знаки тощо.

Сукупність знаків, що містять ту чи іншу інформацію, називають повідомленням. Так, при телеграфної передачі повідомленням є текст телеграми, що є послідовністю окремих знаків – букв і цифр. При розмові по телефону повідомленням є безперервна зміна в часі звукового тиску, що відображає не лише зміст, а й інтонацію, тембр, ритм та інші мови. При передачі рухомих зображенні в телевізійних системах повідомлення є зміною у часі яскравості елементів зображення. Надсилання повідомлень, тобто. інформації, здійснюється за допомогою будь-якого матеріального носія (паперу, магнітної стрічки тощо) або фізичного процесу (звукових або електромагнітних хвиль, струму тощо).

Фізичний процес, що відображає (несе) повідомлення, що передається, називається сигналом. Фізичною величиною, що визначає такий сигнал, є струм чи напруга. Сигнали формуються шляхом зміни тих чи інших параметрів фізичного носія за законом повідомлень, що передаються. Цей процес (зміни параметрів носія) прийнято називати модуляцією.

Основними характеристиками сигналує тривалість сигналу T c його динамічний діапазон D c і ширина спектру F c . Тривалість сигналу T cє природним параметром, що визначає інтервал часу, в межах якого сигнал існує. Динамічний діапазон- це відношення найбільшої миттєвої потужності сигналу до найменшої потужності, яку необхідно відрізняти від нуля при заданій якості передачі. Він виявляється зазвичай у децибелах. Ширина спектра сигналу F c– цей параметр дає уявлення про швидкість зміни сигналу всередині його інтервалу існування. Спектр сигналу, в принципі, може бути необмеженим. Однак для будь-якого сигналу можна вказати діапазон частот, в межах якого зосереджено його основну енергію. Цим діапазоном визначається ширина спектра сигналу. Можна також ввести більш загальну та наочну характеристику – обсяг сигналу:

Vc=T c D c F c (1.1)

Об'єм сигналу Vcдає уявлення про можливості сигналу як переносника повідомлень, тобто. чим більше обсяг сигналу, тим більше інформації можна помістити в цей сигнал і тим важче такий сигнал передати по каналу зв'язку.

Джерело

повідомлень

Рисунок 1.1 Спрощена схема системи зв'язку

Цифровою системою передач(ЦСП) називається комплекс технічних засобів, призначений освіти типових цифрових каналів і трактів і лінійного тракту, що забезпечує передачу цифрових сигналів електрозв'язку.

Цифровим сигналом електрозв'язкуабо просто цифровим сигналомназивається сигнал електрозв'язку, параметри якого характеризуються кінцевим безліччю можливих дискретних значень і описуються функцією дискретного часу. Перехід від одного можливого значення до іншого відбувається стрибкоподібно в певні моменти часу, інтервали між якими рівні або кратні обраному одиничному інтервалу часу - періоду дискретизації Тд.

1.1. загальні положення

Еталонна модель OSI стала основною архітектурною моделлю систем передачі повідомлень.

Еталонна модель OSI ділить проблему передачі між абонентами на сім менш великих і, отже, легше вирішуваних завдань. Кожній із семи областей проблеми передачі інформації ставиться у відповідність один із рівнів еталонної моделі. Два найнижчих рівня еталонної моделі OSI реалізуються апаратним та програмним забезпеченням, решта п'яти вищих рівнів, як правило, реалізуються програмним забезпеченням.

Мал. 1.1. Приклад зв'язку рівнів OSI

Як приклад зв'язку типу OSI припустимо, що Система А Рис. 1.1 має інформацію для відправки до Системи В. У цьому випадку інформація з прикладного процесу через рівень 7 повідомляється з рівнем 6, який модифікує інформацію, роблячи її зрозумілою для рівня 5 і т.д. аж до фізичного рівня системи А. На стороні системи здійснюється зворотне перетворення, починаючи від нижчих рівнів до самого верхнього. Отже, кожен рівень Системи А використовує послуги, що надаються йому суміжними рівнями, щоб здійснити зв'язок з відповідним рівнем Системи В. Нижчий рівень називається джерелом послуг, а вищестоящий - користувачем послуг. Взаємодія рівнів відбувається у так званій точці надання послуг.

Обмін керуючої інформацією між відповідними рівнями системи OSI здійснюється у вигляді заголовків, що додаються до інформаційної частини. У системі, що приймає, здійснюється аналіз цієї інформації з подальшим видаленням відповідного заголовка перед передачею на верхній рівень.

Кожен рівень має заздалегідь заданий набір функцій, які має виконати щодо зв'язку.

Прикладний рівень (рівень 7) – це найближчий до користувача рівень OSI. Він відрізняється від інших рівнів тим, що не забезпечує послуг жодному з інших рівнів OSI. Він забезпечує послугами прикладні процеси, що лежать поза масштабу моделі OSI. Прикладний рівень ідентифікує та встановлює наявність передбачуваних партнерів для зв'язку, синхронізує спільно працюючі прикладні процеси, а також встановлює та узгоджує процедури усунення помилок та управління цілісністю інформації. Прикладний рівень також визначає, чи є достатньо ресурсів для передбачуваного зв'язку.

Представницький рівень (рівень 6) відповідає за те, щоб інформація, що надсилається з прикладного рівня однієї системи, була читаною для прикладного рівня іншої системи. При необхідності представницький рівень здійснює трансляцію між множиною форматів подання інформації шляхом використання загального формату подання інформації.

Сеансовий рівень (рівень 5) встановлює, керує та завершує сеанси взаємодії між прикладними завданнями. Сеанси складаються з діалогу між двома чи більше об'єктами уявлення. Сеансовий рівень синхронізує діалог між об'єктами представницького рівня та керує обміном інформацією між ними. Крім того, сеансовий рівень надає засоби для надсилання інформації, класу послуг та повідомлення у виняткових ситуаціях щодо проблем сеансового, представницького та прикладного рівнів.

Транспортний рівень (рівень 4). Функцією транспортного рівня є надійне транспортування даних через мережу. Надаючи надійні послуги, транспортний рівень забезпечує механізми для встановлення, підтримки та впорядкованого завершення дії каналів, систем виявлення та усунення несправностей транспортування та управління інформаційним потоком (з метою запобігання переповненню системи даними з іншої системи).

Мережевий рівень (рівень 3) - це комплексний рівень, який забезпечує можливість з'єднання та вибір маршруту між двома кінцевими системами. Оскільки дві кінцеві системи, які бажають організувати зв'язок, може розділяти значну географічну відстань та безліч підмереж, мережний рівень є доменом маршрутизації. Протоколи маршрутизації вибирають оптимальні маршрути через послідовність з'єднаних між собою підмереж.

Канальний рівень (рівень 2) забезпечує надійний транзит даних через канал. Виконуючи це завдання, канальний рівень вирішує питання фізичної адресації (на противагу мережевій або логічній адресації), топології мережі, лінійної дисципліни (як кінцевій системі використовувати мережевий канал), повідомлення про помилки, упорядковану доставку блоків даних та управління потоком інформації.

Фізичний рівень (рівень 1) визначає електротехнічні, механічні, процедурні та функціональні характеристики встановлення, підтримки та роз'єднання фізичного каналу між кінцевими системами.

2. Основні відомості про мережі електрозв'язку

2.1. Основні визначення

Мережа зв'язку - сукупність технічних засобів, що забезпечують передачу та розподіл повідомлень. Принципи побудови мереж зв'язку залежать від виду повідомлень, що передаються і розподіляються.

В даний час застосовують такі принципи побудови (топології) мереж:

· "Кожен з кожним". Мережа надійна, відрізняється оперативністю та високою якістю передачі повідомлень. Насправді застосовується при невеликій кількості абонентів. Якщо відбудеться обрив однієї з сполучних ліній, це вплине загальну працездатність мережі, т.к. існує безліч обвідних маршрутів проходження інформації.

радіальний ("зірка"). Використовується при обмеженій кількості абонентських пунктів, що розташовані на невеликій території. Приклад, організація мережі зв'язку між абонентами та АТС. Недолік полягає в тому, що якщо відбудеться поломка центрального вузла, то порушується робота всього вузла зв'язку загалом.

· Радіально-вузловий. Таку структуру мають міські телефонні мережі, якщо ємність мережі вбирається у 80...90 тисяч абонентів;

· Радіально-вузловий з вузловими районами. Використовується для побудови телефонних мереж великих міст.

Телеграфні мережі будуються за радіально-вузловим принципом з урахуванням адміністративно-територіального поділу країни. Кінцевими пунктами телеграфної мережі є або відділення зв'язку, або телеграфні абоненти, які мають телеграфну апаратуру. Мережа має три рівні вузлових пунктів: районні, обласні та головні. Мережа передачі має схожу структуру. Мережа факсимільного зв'язку будується з урахуванням телефонної мережі.

2.2. Мережі передачі індивідуальних повідомлень

Для забезпечення передачі індивідуальних повідомлень необхідно зв'язати кінцеві апарати абонентів. Електричний ланцюг (канал), що складається з кількох ділянок і забезпечує передачу сигналів між абонентами, називається сполучним трактом.

Процес пошуку та з'єднання електричних кіл називається комутацією каналів. Мережа, що забезпечує комутацію каналів, називається мережею з комутацією каналів (СКК). Вузлові станції мережі СКК називають станціями комутації.

При передачі документальних повідомлень крім організації зв'язку з комутацією каналів можна здійснювати поетапну передачу повідомлення від вузла до вузла. Такий спосіб передачі отримав назву комутації повідомлень. Відповідно мережа, що забезпечує комутацію повідомлень, називається мережею з комутацією повідомлень (СКС).

Різновидом мережі СКС є мережа з комутацією пакетів (СКП). У цьому випадку отримане від абонента повідомлення розбивається на блоки (пакети) фіксованої довжини. Пакети передаються по мережі (необов'язково по тому самому маршруту) і об'єднуються в повідомлення перед видачею абоненту.

Вузлові станції мереж СКС та СКП називаються центрами комутації повідомлень (ЦКС) та пакетів (ЦКП) відповідно.

3. Цифрові системи передачі

3.1. Переваги цифрових систем передачі

Розглянемо основні переваги цифрових методів перед аналоговими.

Висока завадостійкість. Подання інформації у цифровій формі дозволяє здійснювати регенерацію (відновлення) цих символів при передачі їх по лінії зв'язку, що різко знижує вплив перешкод та спотворень на якість передачі інформації.

Слабка залежність якості передачі від довжини лінії зв'язку. У межах кожної регенераційної ділянки спотворення сигналів, що передаються, виявляються нікчемними. Довжина регенераційної ділянки та обладнання регенератора при передачі сигналів великі відстані залишаються практично такими ж, як і у разі передачі на малі відстані.

Стабільність параметрів каналів ЦСП. Стабільність та ідентичність параметрів каналів (залишкового загасання, частотної та амплітудної характеристик та ін) визначаються в основному пристроями обробки сигналів в аналоговій формі. Оскільки такі пристрої становлять незначну частину обладнання ЦСП, стабільність параметрів каналів у таких системах значно вища, ніж аналогових.

Ефективність використання пропускної спроможності каналів передачі дискретних сигналів. При введенні дискретних сигналів у груповий тракт ЦСП швидкість їх передачі може наближатися до швидкості передачі групового сигналу. При використанні тимчасового методу ущільнення швидкість передачі різко зростає.