Электронные каналы связи это

Электронные каналы связи это

Характеристика каналов связи затруднительна. Куда отнести возможность определённого чиновника получить информацию? Искусно манипулируя связями, делец покупает выгодно товар. Сарафанное (народное) радио быстро разносит дурные вести, часто сплетни. Ещё Высоцкий был обманут слухами о скором запрете… Используя свои каналы экстрасенсы исцеляют, доводят любопытную информацию массам. Иногда безбожно врут. Мозг сегодня управляет компьютерами, японцы учатся читать мысли, куда отнести новый канал?

Классификация

Сегодня вся информация распространяется посредством колебаний – единственный способ существования материи, воспринимаемый человеком, приборами. Тесла считал мироздание сотканным из вибраций. Сложно ошибиться, назвав каналы связи колебательными. Классификация тесно касается исследований гармонических процессов. Фурье показал – волна любой формы представима суммой элементарных колебаний.

По природе волн

Напрашивается первая классификация:

  1. Механические:
    • Акустические. Канал использует сарафанное радио.
    • Твердотельные. Активно эксплуатируется жестяным телефоном (tin can).
    • Жидкие среды. Первая рабочая модель Белла заставляла посредством воды вибрировать омический преобразователь.

    Мысли также могут быть периодичными. Установлением природы возникающих сигналов сегодня занимается наука. Приведённые выше примеры составляют малую толику достижений человеческой цивилизации. Проявив минимум умственного напряжения, читатели поймут: электромагнитные, механические волны распространяются повсеместно. Постепенно угасая. Электромагнитным обычно удаётся проникнуть дальше. Естественным ограничителем механических выступает окружающий планеты вакуум.

    Электромагнитное излучение принято классифицировать согласно типу модуляции несущей:

    1. Амплитудная.
    2. Частотная.
    3. Фазовая.
    4. Однополосная.
    5. Кодово-импульсная.
    6. Манипуляция:
    • Частоты.
    • Фазы.
    • Амплитуды.

    По форме волн

    Человек изначально пытался использовать электричество. Задача передачи информации требовала менять форму сигналов:

    1. Аналоговые, изменяющиеся плавно.
    2. Импульсные, отличающиеся короткой длительностью.
    3. Дискретные искусственно разорваны. Цифровой сигнал отличается нормированием уровней символов 0, 1.

    Требования минимизации стоимости, энергозатрат постоянно рождают методики улучшения качества. Сегодня высшим достижением человеческой мысли считают цифровой сигнал, ставший отдельной отраслью сегмента передачи информации. Сказанное позволяет классифицировать каналы:

    1. Шифрованный – открытый.
    2. Кодированный (например, псевдошумовым сигналом) – некодированный.
    3. Широкополосный – узкополосный.
    4. Дуплексный – односторонний.
    5. Мультиплексный – без сжатия.
    6. Скоростной – обычный.
    7. Восходящий – нисходящий.
    8. Широковещательный – индивидуальный.
    9. Прямой – обратный (возвратный).

    Вдобавок сетевые протоколы образуют иерархию OSI, каждый уровень можно представить каналом. Возможны другие критерии разбиения.

    По корректирующему действию

    Каналы изменяют проходящую информацию. Иногда намеренно:

    1. Линейные. Исходный сигнал легко восстановить, зная характеристики канала.
    2. Нелинейные. Часть информации безвозвратно теряется.
    3. Стохастические. Помехи реальных каналов редко поддаются предсказанию, даже статистическими методами.

    По среде распространения

    Подраздел классификации касается электромагнитной энергии:

    Принцип действия

    Информационные данные проходят путь меж локациями, преодолевая среду. Траекторию принято называть каналом связи. Современная техника пользуется последним типом классификации, рассматривая методы:

    1. Проводные (витая пара, кабель, оптическое волокно, медный провод).
    2. Беспроводные (спутники, радио, тепловое излучение, свет).

    Материалом проводных сред стала преимущественно медь ввиду наилучшего сочетания цена/сопротивление. Стекло, полимеры обещают стать достойной заменой: факт, отмеченный экспертами середины 80-х (ХХ века). В информатике рассматривают понятие канала намного шире, включая сюда устройства хранения, самописцы, накопители, плёнку.

    Модуляция

    Изначально форма сигналов была максимально простой, чаще дискретной (азбука Морзе, код Шиллинга, визуальные знаки семафоров). Исследователи быстро осознали неэффективность элементарных приёмов. Уже Попов догадался применять амплитудную модуляцию несущей. Частотная рождена Эдвином Армстронгом (30-е годы). Инженеры Дженерал Электрик убедительно показали отличную устойчивость приёма вещания в условиях вспышек молний.

    Цифровая эра

    Вторая мировая война принесла миру более изощрённые варианты, включая кодирование псевдошумовыми сигналами, частотную манипуляцию. Предпринятые меры позволили сильно снизить спектральную плотность сигнала. Засечь передачу стало невероятно сложно, расшифровать – практически невозможно. Достижения военных лет развивались следующие несколько десятилетий. Ныне господствуют цифровые технологии, завтрашние шаги капризной истории сложно предсказать.

    Основные современные каналы касаются непосредственно сегмента сетей, то есть линий, объединяющих активно взаимодействующие электронные объекты: компьютеры, телефоны, модемы. Ранее создания ARPANET обменом информации заведовал человек. Бурный рост сетевых технологий сделал возможным создание глобальных конформаций: интернет, услуги сотовых операторов. Международное взаимодействие сделало возможным тотальная стандартизация протоколов. В частности, первоначально (RFC 733) интернет получил определение сети, пользующейся стеком TCP/IP. Сегодня понятие стало намного шире, подразумевая планетарную систему взаимосвязанных хостов, несущих программное обеспечение HTTP-серверов.

    Читайте также:  Как можно почистить щуку

    Персональные компьютеры

    Отдельной строкой выступают шины персональных компьютеров. Эре зарождения многоядерных процессоров предшествовали такие сегодня малознакомые аббревиатуры, как PCI, ISA. Своему рождению Фидонет обязан карте расширения S-100. Неправильно – забывать исторические предпосылки. Пример – развал Фидонета, брошенного собственным разработчиком, обосновавшим ранее экономическую целесообразность применения телефонных линий. Ушёл создатель – развалилась система, лишённая опоры в виде уместности технологии, соответствия растущим требованиям, взвинченным конкурирующими методами интернета. Технический уровень юзеров являлся недостаточным, был бессилен продлить агонию умирающей концепции.

    Отсутствие информационной поддержки

    Западные телекоммуникационные средства образуют совокупность экономически обоснованных типов передачи информации. Не существует отечественных эквивалентов терминов, переданных англоязычным доменом паутины. По телекоммуникационным технологиям, параметрам приходится брать зарубежную справку. Отсутствие информационной поддержки назовём очередным слабым звеном, мешающим развитию индустрии.

    Модели каналов

    Физическую среду принято моделировать. Исследователи пытаются предсказать результат будущих действий, полагая минимизировать затраты, увеличить пользу. Часто толчком проведения работ становятся экстремальные ситуации, войны, революции. Первую работу, касающуюся реальных каналов передачи информации, снабжённых моделями шумов, помех выпустил (1948) Клод Шеннон. Учёный рассмотрел движения дискретных сигналов, предложил методики оптимизации.

    Математики неустанно разрабатывают модели интерференции, рефракции, отражения, шумов, затухания, резонанса. Например, разработчики мобильной связи внедряют аддитивную помеху. Точные методики расчёта отсутствуют. Модель канала учитывает сферу применения, преследует различные цели. Бывают потребности, искомые величины следующие:

    1. Оценка полосы пропускания.
    2. Вычисление битрейта.
    3. Коэффициент использования канала.
    4. Спектральная плотность сигнала.
    5. Уровень дрожаний.
    6. Процент ошибочно переданных битов.
    7. Оценка отношения сигнал/шум.
    8. Задержка линии.

    Сотовые вышки делят канал меж фиксированным набором абонентов. Зачастую сигнал подвергается сильной интерференции. Сложный канал представляют суммой взаимодействий типа «точка-точка». Принято выделять группы подходящих моделей, описывающих соединение, предназначать каждой области стандартный набор методик «для сдачи отчётности».

    Цифровые

    Дискретные каналы проще моделировать. Сообщение представляется цифровым сигналом выбранного слоя протокола (иерархии OSI). Часто физический канал заменяют упрощёнными представлениями:

    Поведение более сложных структур проще отследить, подсчитывая производительность, скорость, вероятность ошибок. Примеры:

    • Симметричный цифровой канал – простейший пример передачи битов, учитывающий влияние шумов.
    • Ошибка пакета битов (модель Гильберта – Эллиота). Описывает случай обязательного наличия неправильно принятых первого, последнего символов при длине отрезка выборки выше некоторого значения m, именуемого защитной полосой. «Неудачные» участки обычно разделены сравнительно длинными (превышают m) областями уверенного приёма.
    • Стёртый бит. Модель введена Петером Элиасом (Массачусетский технологический институт, 1955), описывает случай системы, где периодически сигнал пропадает. Вводится определённая вероятность «стирания». Кажущаяся простота обманчива, широкий круг реальных проблем решается рядом допущений указанным путём.
    • Стёртый пакет. Временами пропадает кусок кода.
    • Произвольно меняющийся канал имитирует реальные непредсказуемые условия. Эксперты противопоставляют методику симметричной цифровой, предложенной Шенноном.

    Аналоговые

    Сами модели могут быть:

    1. Линейными – нелинейными.
    2. Непрерывными – дискретными.
    3. Постоянной – динамической вероятности.
    4. Узкополосные – широкополосные.
    5. Инвариантные – переменные во времени.
    6. Действительные (реальные) – комплексные.

    1. Шумовая модель:
      • Аддитивная (белый Гауссовский шум) – линейная непрерывная постоянная.
      • Фазовое дрожание.
      • Интерференционная система: перекрёстные, межсимвольные помехи.
      • Искажения – нелинейные каналы.
      • Имитация амплитудно-частотной характеристики.
      • Групповая (фазовая) задержка.
      • Моделирование условий физического канала.
      • Расчёт распространения радиоволн.
        • Затухание мощности, вызванное ростом дальности.
        • Замирания: Рэлеевские, Райсовские, частотно-избирательные, теневые.
        • Доплеровский сдвиг, дополненный замираниями.
        • Трассировка лучей.
        • Моделирование сотовой связи.

        Сотовые

        Касаются подвижных абонентов: постоянно меняются скорость, ускорение, координаты. Моделирование беспроводных децентрализованных самоорганизующихся систем требует учёта специфических условий: шаблона трафика, особенностей регламента связи, поведения подписчиков.

        • Широковещательный вариант часто называют типом «точка-многоточие». Единственный передатчик посылает несколько сообщений. Удалённость узлов неодинакова. Представима большая часть беспроводных каналов, исключая радиолюбительскую, двухстороннюю связь. Отлично вписывается нисходящая ветвь трафика сотовых сетей, в особенности при отсутствии помех соседней вышки.
        • Множественный доступ предусматривает параллельную отправку сообщений несколькими передатчиками. Число приёмников варьируется. Существующая схема доступа к ресурсам дополняется методами контроля среды, включая схемы мультиплексирования. Приемлемо описывает восходящую ветвь трафика мобильных сетей.
        • Релейный канал дополняет передатчик взаимосвязанной системой репитеров. Модель отлично описывает стандарт LTE.
        • Интерференционный канал предусматривает наличие взаимных помех двух базовых станций. Помимо перекрёстных образуются канальные. Концепция прямо намекает на сотовые ячейки мобильных операторов. Ситуация усугубляется отсутствием ортогональных методик кодирования.
        • Индивидуальная передача описывает поведение мобильного телефона, получившего выделенный ресурс вышки.
        • Широковещательная схема использовалась пейджерами. Система Хамелеон выступает неплохим примером.
        • Групповое вещание описывает случай передачи сообщения фиксированной группе абонентов. Тесно касается стандарта LTE.
        Читайте также:  Цветы в стекле картинки

        1. Классификация и характеристики канала связи

        Канал связи – это совокупность средств, предназначенных для передачи сигналов (сообщений).

        Для анализа информационных процессов в канале связи можно использовать его обобщенную схему, приведенную на рис. 1.

        На рис. 1 приняты следующие обозначения: X, Y, Z, W – сигналы, сообщения; f – помеха; ЛС – линия связи; ИИ, ПИ – источник и приемник информации; П – преобразователи (кодирование, модуляция, декодирование, демодуляция).

        Существуют различные типы каналов, которые можно классифицировать по различным признакам:

        1.По типу линий связи: проводные; кабельные; оптико-волоконные;

        линии электропередачи; радиоканалы и т.д.

        2. По характеру сигналов: непрерывные; дискретные; дискретно-непрерывные (сигналы на входе системы дискретные, а на выходе непрерывные, и наоборот).

        3. По помехозащищенности: каналы без помех; с помехами.

        Каналы связи характеризуются:

        1. Емкость канала определяется как произведениевремени использования канала Tк, ширины спектра частот, пропускаемых каналом Fк и динамического диапазона Dк., который характеризует способность канала передавать различные уровни сигналов

        Условие согласования сигнала с каналом:

        2.Скорость передачи информации – среднее количество информации, передаваемое в единицу времени.

        3.Пропускная способность канала связи – наибольшая теоретически достижимая скорость передачи информации при условии, что погрешность не превосходит заданной величины.

        4. Избыточность – обеспечивает достоверность передаваемой информации (R = 0¸1).

        Одной из задач теории информации является определение зависимости скорости передачи информации и пропускной способности канала связи от параметров канала и характеристик сигналов и помех.

        Канал связи образно можно сравнивать с дорогами. Узкие дороги – малая пропускная способность, но дешево. Широкие дороги – хорошая пропускная способность, но дорого. Пропускная способность определяется самым «узким» местом.

        Скорость передачи данных в значительной мере зависит от передающей среды в каналах связи, в качестве которых используются различные типы линий связи.

        1. Проводные – витая пара (что частично подавляет электромагнитное излучение других источников). Скорость передачи до 1 Мбит/с. Используется в телефонных сетях и для передачи данных.

        2. Коаксиальный кабель. Скорость передачи 10–100 Мбит/с – используется в локальных сетях, кабельном телевидении и т.д.

        3. Оптико-волоконная. Скорость передачи 1 Гбит/с.

        В средах 1–3 затухание в дБ линейно зависит от расстояния, т.е. мощность падает по экспоненте. Поэтому через определенное расстояние необходимо ставить регенераторы (усилители).

        1.Радиоканал. Скорость передачи 100–400 Кбит/с. Использует радиочастоты до 1000 МГц. До 30 МГц за счет отражения от ионосферы возможно распространение электромагнитных волн за пределы прямой видимости. Но этот диапазон сильно зашумлен (например, любительской радиосвязью). От 30 до 1000 МГц – ионосфера прозрачна и необходима прямая видимость. Антенны устанавливаются на высоте (иногда устанавливаются регенераторы). Используются в радио и телевидении.

        2.Микроволновые линии. Скорости передачи до 1 Гбит/с. Используют радиочастоты выше 1000 МГц. При этом необходима прямая видимость и остронаправленные параболические антенны. Расстояние между регенераторами 10–200 км. Используются для телефонной связи, телевидения и передачи данных.

        3. Спутниковая связь. Используются микроволновые частоты, а спутник служит регенератором (причем для многих станций). Характеристики те же, что у микроволновых линий.

        2. Пропускная способность дискретного канала связи

        Читайте также:  Сорная трава 6 букв сканворд

        Дискретный канал представляет собой совокупность средств, предназначенных для передачи дискретных сигналов [5].

        Пропускная способность канала связи – наибольшая теоретически достижимая скорость передачи информации при условии, что погрешность не превосходит заданной величины.Скорость передачи информации – среднее количество информации, передаваемое в единицу времени. Определим выражения для расчета скорости передачи информации и пропускной способности дискретного канала связи.

        При передаче каждого символа в среднем по каналу связи проходит количество информации, определяемое по формуле

        I (Y, X) = I (X, Y) = H(X) – H (X/Y) = H(Y) – H (Y/X), (2)

        где: I (Y, X) – взаимная информация, т.е.количество информации, содержащееся в Y относительно X; H(X) – энтропия источника сообщений; H (X/Y) – условная энтропия, определяющая потерю информации на один символ, связанную с наличием помех и искажений.

        При передаче сообщения XTдлительности T, состоящего из n элементарных символов, среднее количество передаваемой информации с учетом симметрии взаимного количества информации равно:

        КАНАЛ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ – комплекс технических средств и среды распространения, обеспечивающий передачу первичных сигналов электросвязи от преобразователя сообщения в первичный сигнал до преобразователя первичного сигнала в сообщение.

        Классификация каналов связи

        1 По виду передаваемых первичных сигналов (сообщений) различают каналы:

        2 По характеру сигналов на входе и выходе канала различают каналы:

        — дискретные (на входе и выходе канала действуют дискретные сигналы);

        — непрерывные (аналоговые) (на входе и выходе канала действуют непрерывные (по уровням) сигналы);

        — дискретно-непрерывные или непрерывно-дискретные (на входе канала действует дискретный сигнал, а на выходе – непрерывный (по уровням) или наоборот).

        3 По методам разделения канальных сигналов различают каналы:

        — с простейшими методами разделения (первичные сигналы передаются без каких-либо преобразований в исходном диапазоне частот).

        Пример: с разделением методом уравновешенного моста.

        — с более совершенными методами разделения (первичные сигналы преобразуются в канальные, наделенные определенными отличительными признаками).

        Пример: с линейным разделением (разделяющие устройства являются линейными 4-полюсниками) (с временным разделением, с частотным разделением, с разделением по фазе, с разделением по форме); с нелинейным разделением (разделяющие устройства являются нелинейными 4-полюсниками) (с разделением по уровню, с комбинационным разделением).

        4 По занимаемой полосе частот различают каналы:

        — узкополосные (занимают узкую полосу частот). Пример: канал тональной частоты (300…3400 Гц);

        — широкополосные (занимают широкую полосу частот, в них могут разместиться несколько узкополосных).

        Пример: канал передачи сигналов изображения телевидения (50…6500000 Гц).

        5 По виду среды распространения сигналов электросвязи различают каналы:

        — проводной связи (организованы по проводным линиям связи: воздушным, кабельным, волноводным, световодным);

        — радиосвязи (организованы по радиолиниям связи: радиорелейным, спутниковым).

        6 П о взаимосвязи между сигналами на входе и выходе канала различают каналы:

        — с детерминированной взаимосвязью (по заданной реализации входного сигнала можно точно определить соответствующую ей реализацию выходного сигнала);

        — с вероятностной взаимосвязью (при одной и той же реализации входного сигнала можно наблюдать различные реализации выходного сигнала).

        37. Помехи и искажения в каналах электросвязи. Классификация помех и искажений. Отличие помех от искажений.

        Искажения – нежелательные изменения формы сигнала, которые обусловлены известными характеристиками канала, по которому проходит сигнал.

        Линейные (возникают в линейных звеньях канала). Линейные искажения делятся на амплитудно-частотные и фазочастотные. Причиной амплитудно-частотных искажений является нарушение соотношений между амплитудами, а фазочастотных – начальными фазами гармонических составляющих в спектре выходного сигнала по сравнению со спектром входного сигнала. Эти искажения определяются формой амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик канала;

        Нелинейные (возникают в нелинейных звеньях канала). Причиной нелинейных искажений является появление в спектре выходного сигнала гармонических составляющих, которых не было в спектре входного сигнала. Величину нелинейных искажений можно приблизительно оценить по амплитудной характеристике канала.

        Т.к. искажения обусловлены известными характеристиками канала, то они в принципе могут быть устранены. Для этого используется коррекция характеристик канала.

        Ссылка на основную публикацию
        Электрические клипсы для проводов
        Электротехнические работы, связанные с электрическими сетями, неизбежно сопровождаются исполнением монтажа, техобслуживания, ремонта. В свою очередь перечисленный сервис заставляет использовать зажимы...
        Штуцер для медной трубы
        Ленинский пр-т, дом 110 корпус 1 м. Проспект Вернадского пн-пт с 9:00 до 19:00 сб с 10:00 до 15:00 вс...
        Штуцера для шлангов поливочных
        Сбросить все фильтры Категории: Популярные вверх ↑ Популярные вверх&nbsp↑ Цена по возрастанию&nbsp↑ Цена по убыванию&nbsp↓ Сначала новинки&nbsp↓ Показать по: 15...
        Электрические обогреватели для дачи энергосберегающие
        *Обзор лучших по мнению редакции expertology.ru. О критериях отбора. Данный материал носит субъективный характер, не является рекламой и не служит...
        Adblock detector