Canal de comunicación directa. Líneas y canales de comunicación ¿Para qué se utilizan los canales de comunicación?

Características

Utilice las siguientes características del canal

Inmunidad al ruido

Inmunidad al ruido A = 10 lg ⁡ P m yo n s i g n a l P n o i s e (\displaystyle A=10\lg (P_(min~señal) \over P_(ruido))). Dónde P m i n s i g n a l P n o i s e (\displaystyle (P_(min~señal) \over P_(ruido)))- relación mínima señal/ruido;

Volumen del canal

Volumen del canal V (\displaystyle V) está determinada por la fórmula: V k = Δ F k ⋅ T k ⋅ D k (\displaystyle V_(k)=\Delta F_(k)\cdot T_(k)\cdot D_(k)),

Dónde Tk (\displaystyle T_(k))- el tiempo durante el cual el canal está ocupado por la señal transmitida;

Para la transmisión de señal a través del canal sin distorsión, el volumen del canal Vk (\displaystyle V_(k)) debe ser mayor o igual al volumen de la señal V s (\displaystyle V_(s)), eso es . El caso más sencillo de encajar el volumen de la señal en el volumen del canal es conseguir el cumplimiento de las desigualdades. Δ F k ⩾ Δ F s (\displaystyle \Delta F_(k)\geqslant ~\Delta F_(s)), T k ⩾ T s (\displaystyle T_(k)\geqslant ~T_(s))> y Δ D k ⩾ Δ D s (\displaystyle \Delta D_(k)\geqslant ~\Delta D_(s)). Sin embargo, V k ⩾ V s (\displaystyle V_(k)\geqslant ~V_(s)) se puede realizar en otros casos, lo que permite lograr las características requeridas del canal cambiando otros parámetros. Por ejemplo, a medida que disminuye el rango de frecuencia, se puede aumentar el ancho de banda.

Clasificación

Existen muchos tipos de canales de comunicación, entre los que los más habituales son los canales de comunicación por cable (aéreo, cable, guía de luz, etc.) y los canales de comunicación por radio (troposféricos, satelitales, etc.). Estos canales, a su vez, suelen calificarse en función de las características de las señales de entrada y salida, así como del cambio en las características de las señales en función de fenómenos que ocurren en el canal como el desvanecimiento y la atenuación de las señales.

Según el tipo de medio de propagación, los canales de comunicación se dividen en cableados, acústicos, ópticos, infrarrojos y radio.

Los canales de comunicación también se clasifican en

continuo (en la entrada y salida del canal - señales continuas),
discreto o digital (en la entrada y salida del canal - señales discretas),
continuo-discreto (en la entrada del canal - señales continuas y en la salida - señales discretas),
discreto-continuo (en la entrada del canal - señales discretas y en la salida - señales continuas).

Los canales pueden ser lineales y no lineales, temporales y espacio-temporales. Es posible clasificar los canales de comunicación por rango de frecuencia.

Modelos de canales de comunicación.

El canal de comunicación se describe mediante un modelo matemático, cuya tarea es determinar los modelos matemáticos de salida y entrada y S 1 (\displaystyle S_(1)), así como establecer una conexión entre ellos, caracterizada por el operador L (\displaystyle L), eso es

S 2 = L (S 1) (\displaystyle S_(2)=L(S_(1))).

Modelos de canal continuo

Los modelos de canales continuos se pueden clasificar en un modelo de canal con ruido gaussiano aditivo, un modelo de canal con una fase de señal incierta y ruido aditivo, y un modelo de canal con interferencia entre símbolos y ruido aditivo.

Modelo de canal ideal

El modelo de canal ideal se utiliza cuando se puede despreciar la presencia de interferencia. Con este modelo, la señal de salida S 2 (\displaystyle S_(2)) es determinista, es decir

S 2 (t) = γ S 1 (t − τ) (\displaystyle S_(2)(t)=\gamma ~S_(1)(t-\tau))

donde γ es una constante que determina la ganancia, τ es un retraso constante.

Modelo de canal con fase de señal indefinida y ruido aditivo

El modelo de canal con una fase de señal incierta y ruido aditivo se diferencia del modelo de canal ideal en que τ (\displaystyle \tau ) es una variable aleatoria. Por ejemplo, si la señal de entrada es de banda estrecha, entonces la señal S 2 (t) (\displaystyle S_(2)(t)) a la salida de un canal con fase de señal indeterminada y ruido aditivo se define de la siguiente manera:

S 2 (t) = γ (c o s (θ) u (t) − s i n (θ) H (u (t)) + n (t) (\displaystyle S_(2)(t)=\gamma (cos(\ theta)u(t)-sin(\theta)H(u(t))+n(t)),

donde se tiene en cuenta que la señal de entrada S 1 (t) (\displaystyle S_(1)(t)) se puede representar como:

S 1 (t) = c o s (θ) u (t) − s yo n (θ) H (u (t)) (\displaystyle S_(1)(t)=cos(\theta)u(t)-sin(\ theta)H(u(t))),

Dónde H() (\displaystyle H()) es la transformada de Hilbert, θ (\displaystyle \theta )- fase aleatoria, cuya distribución generalmente se considera uniforme en el intervalo

Modelo de canal con interferencia entre símbolos y ruido aditivo.

El modelo de canal con interferencia entre símbolos y ruido aditivo tiene en cuenta la aparición de dispersión de la señal en el tiempo debido a la no linealidad de la característica fase-frecuencia del canal y la limitación de su ancho de banda, es decir, por ejemplo, cuando se transmiten mensajes discretos a través de En el canal, el valor de la señal de salida se verá afectado por las respuestas del canal no sólo al carácter pasado, sino también a los caracteres anteriores o posteriores. En los canales de radio, la aparición de interferencias entre símbolos se ve afectada por la propagación de ondas de radio por trayectos múltiples.

Para transmitir información diversa se debe crear inicialmente un entorno para su distribución, que es un conjunto de líneas, o canales de transmisión de datos con equipos transceptores especializados. Las líneas, o canales de comunicación, son el vínculo de conexión en cualquier sistema moderno de transmisión de datos y, desde el punto de vista de la organización, se dividen en dos tipos principales: líneas y canales.

Una línea de comunicación es un conjunto de cables o alambres, con la ayuda de los cuales se combinan los puntos de comunicación entre sí y los suscriptores se combinan con los nodos más cercanos. Al mismo tiempo, los canales de comunicación se pueden crear de diversas formas, dependiendo de las características de un objeto y esquema en particular.

¿Cuáles pueden ser?

Pueden ser canales de cables físicos, que se basan en el uso de cables especializados, y también pueden ser ondulatorios. Los canales de comunicación por ondas se forman para organizar todo tipo de comunicaciones por radio en un entorno determinado mediante antenas, así como una banda de frecuencia dedicada. Al mismo tiempo, los canales de comunicación ópticos y eléctricos también se dividen en dos tipos principales: cableados e inalámbricos. En este sentido, la señal óptica y eléctrica se puede transmitir a través de cables, aire y muchas otras formas.

En la red telefónica, después de marcar un número, el canal se forma mientras exista una conexión, por ejemplo, entre dos abonados, y también mientras se mantenga una sesión de voz. Los canales de comunicación por cable se forman mediante el uso de equipos de compresión especializados, con la ayuda de los cuales es posible transmitir información a través de líneas de comunicación durante un tiempo largo o corto, que se suministra desde una gran cantidad de fuentes diferentes. Estas líneas incluyen uno o varios pares de cables al mismo tiempo y brindan la posibilidad de transmisión de datos a una distancia suficientemente larga. Independientemente de qué tipos de canales de comunicación se consideren, en la radiocomunicación son un medio de transmisión de datos que se organiza para una determinada o varias sesiones de comunicación simultáneamente. Si hablamos de varias sesiones, se puede aplicar la denominada distribución de frecuencia.

¿Cuales son los tipos?

Al igual que en las comunicaciones modernas, existen diferentes tipos de canales de comunicación:

Digital.
Cosa análoga.
Analógico-digital.

Digital

Esta opción es un orden de magnitud más cara que la analógica. Con la ayuda de dichos canales, se logra una calidad de transmisión de datos extremadamente alta y también es posible introducir varios mecanismos que logran la integridad absoluta de los canales, un alto grado de seguridad de la información, así como el uso de una serie de otros servicios. Para asegurar la transmisión de información analógica a través de canales de comunicación técnicos de tipo digital, esta información se convierte inicialmente en digital.

A finales de la década de 1980, surgió una red digital dedicada a servicios integrados, más conocida hoy por muchos como RDSI. Se supone que con el tiempo dicha red podrá convertirse en una columna vertebral digital global que proporcione una conexión entre las computadoras de la oficina y del hogar, proporcionándoles una velocidad de transmisión de datos suficientemente alta. Los principales canales de comunicación de este tipo pueden ser:

Máquina de fax.
Teléfono.
Dispositivos de transferencia de datos.
Equipo especializado para teleconferencias.
Y muchos otros.

Como competencia para tales medios, pueden actuar las tecnologías modernas que hoy se utilizan activamente en las redes de televisión por cable.

Otras variedades

Dependiendo de la velocidad de transmisión de los canales de comunicación, se dividen en:

Baja velocidad. Esta categoría incluye todo tipo de líneas telegráficas, que se caracterizan por una velocidad de transferencia de datos extremadamente baja (casi inexistente según los estándares actuales), que alcanza un máximo de 200 bps.
Velocidad media. Existen líneas telefónicas analógicas que brindan velocidades de transferencia de hasta 56.000 bps.
Alta velocidad o, como también se les llama, banda ancha. La transmisión de datos a través de canales de comunicación de este tipo se realiza a una velocidad de más de 56.000 bps.

Dependiendo de las posibilidades de organizar las direcciones de transmisión de datos, los canales de comunicación se pueden dividir en los siguientes tipos:

Simplex. La organización de canales de comunicación de este tipo permite transmitir datos solo en una dirección determinada.
Medio duplex. Utilizando dichos canales, los datos se pueden transmitir tanto en dirección directa como inversa.
Dúplex o completo dúplex. Utilizando dichos canales de retroalimentación, los datos se pueden transmitir simultáneamente en dirección directa e inversa.

cableado

Los canales de comunicación por cable incluyen una gran cantidad de cables de cobre paralelos o trenzados, líneas de comunicación de fibra óptica y cables coaxiales especializados. Si consideramos qué canales de comunicación utilizan cables, cabe destacar algunos principales:

par trenzado. Proporciona la capacidad de transferir información a velocidades de hasta 1 Mbps.
cables coaxiales. Este grupo incluye cables de formato TV, tanto finos como gruesos. En este caso, la velocidad de transferencia de datos ya alcanza los 15 Mbps.
Cables de fibra óptica. La opción más moderna y productiva. Los canales de comunicación para transmitir información de este tipo proporcionan una velocidad de aproximadamente 400 Mbit/s, que supera significativamente a todas las demás tecnologías.

par trenzado

Consiste en conductores aislados que están trenzados en pares para reducir significativamente la interferencia entre pares y conductores. Vale la pena señalar que hoy en día existen siete categorías de cables de par trenzado:

El primero y el segundo se utilizan para proporcionar transferencia de datos a baja velocidad, y el primero es un cable telefónico estándar y conocido.
La tercera, cuarta y quinta categorías se utilizan para proporcionar velocidades de transmisión de hasta 16, 25 y 155 Mbps, y diferentes categorías proporcionan diferentes frecuencias.
Las categorías sexta y séptima son las más productivas. Estamos hablando de la posibilidad de transmisión de datos a velocidades de hasta 100 Gbps, que es la característica más productiva de los canales de comunicación.

La tercera categoría es, con diferencia, la más común. Centrándonos en varias soluciones prometedoras con respecto a la necesidad de desarrollar constantemente el ancho de banda de la red, lo más óptimo sería utilizar redes de comunicación (canales de comunicación) de la quinta categoría, que proporcionan la velocidad de transmisión de datos a través de líneas telefónicas estándar.

Cable coaxial

Un conductor de cobre especializado está encerrado dentro de una funda protectora cilíndrica, que se enrolla a partir de venas bastante delgadas y también está completamente aislado del conductor mediante un dieléctrico. Se diferencia de un cable de televisión estándar en que contiene impedancia de onda. A través de estos canales de comunicación de información, los datos se pueden transmitir a velocidades de hasta 300 Mbps.

Este formato de cable se divide en delgado, que tiene un espesor de 5 mm, y grueso, de 10 mm. En las redes LAN modernas, a menudo se acostumbra utilizar un cable fino, ya que es extremadamente fácil de tender e instalar. El coste extremadamente elevado en caso de un tendido complicado limita considerablemente la posibilidad de utilizar este tipo de cables en las redes modernas de transmisión de información.

Redes de televisión por cable

Estas redes se basan en el uso de un cable coaxial especializado, a través del cual se puede transmitir una señal analógica a una distancia de hasta varias decenas de kilómetros. Una red de televisión por cable típica se caracteriza por una estructura de árbol, en la que el nodo principal recibe señales de un satélite especializado o mediante fibra óptica. Hoy en día, se utilizan activamente redes que utilizan cable de fibra óptica, con la ayuda del cual es posible dar servicio a grandes áreas, así como transmitir datos más voluminosos, manteniendo al mismo tiempo una calidad de señal extremadamente alta en ausencia de repetidores.

Con una arquitectura simétrica, las señales de retorno y directa se emiten mediante un único cable en diferentes rangos de frecuencia, y al mismo tiempo a diferentes velocidades. En consecuencia, la señal inversa es más lenta que la directa. En cualquier caso, utilizando dichas redes es posible proporcionar velocidades de transferencia de datos varios cientos de veces superiores en comparación con las líneas telefónicas estándar, por lo que estas últimas dejaron de utilizarse hace tiempo.

En las organizaciones que instalan sus propias redes de cable, los esquemas simétricos se utilizan con mayor frecuencia, ya que en este caso la transmisión de datos tanto directa como inversa se realiza a la misma velocidad, que es de aproximadamente 10 Mbps.

Características del uso de cables.

La cantidad de cables que se pueden utilizar para conectar computadoras domésticas y diversos dispositivos electrónicos aumenta cada año. Según las estadísticas obtenidas durante la investigación realizada por especialistas profesionales, en un apartamento de 150 metros se colocan aproximadamente 3 km de diversos cables.

En los años 90 del siglo pasado, la empresa británica UnitedUtilities propuso una solución bastante interesante a este problema con la ayuda de su propio desarrollo llamado DigitalPowerLine, más conocido hoy por la reducción de DPL. La empresa propuso utilizar redes eléctricas estándar como medio para la transmisión de datos de alta velocidad, transmitiendo paquetes de datos o voz a través de redes eléctricas ordinarias, cuyo voltaje era de 120 o 220 V.

La más exitosa en este sentido es una empresa israelí llamada Main.net, que fue la primera en lanzar la tecnología PLC (Powerline Communications). Con esta tecnología, la transmisión de voz o datos se realizaba a velocidades de hasta 10 Mbps, mientras que el flujo de información se distribuía en varios de baja velocidad, que se transmitían en frecuencias separadas y finalmente se recombinaban en una sola señal.

El uso de la tecnología PLC hoy en día es relevante solo en condiciones de transmisión de datos a baja velocidad y, por lo tanto, se utiliza en la domótica, diversos dispositivos domésticos y otros equipos. Utilizando esta tecnología es posible acceder a Internet a una velocidad de aproximadamente 1 Mbps para aquellas aplicaciones que requieren una alta velocidad de conexión.

Con una pequeña distancia entre el edificio y el punto transceptor intermedio, que es una subestación transformadora, la velocidad de transmisión de datos puede alcanzar los 4,5 Mbps. El uso de esta tecnología se lleva a cabo activamente al formar una red local en un edificio residencial o una pequeña oficina, ya que la tasa de transferencia mínima permite cubrir una distancia de hasta 300 metros. Con la ayuda de esta tecnología es posible implementar diversos servicios relacionados con el monitoreo remoto, la protección de objetos, así como la gestión de los modos de los objetos y sus recursos, que forma parte de los elementos de un hogar inteligente.

Cable de fibra óptica

Este cable está formado por un núcleo de cuarzo especializado, cuyo diámetro es de sólo 10 micras. Este núcleo está rodeado por una funda protectora reflectante única con un diámetro exterior de aproximadamente 200 micrones. La transmisión de datos se realiza transformando señales eléctricas en señales luminosas, utilizando, por ejemplo, algún tipo de LED. La codificación de datos se realiza cambiando la intensidad del flujo de luz.

Al transmitir datos, se utiliza un haz que se refleja en las paredes de la fibra, en la que finalmente llega al extremo receptor, teniendo una atenuación mínima. Con la ayuda de un cable de este tipo, se logra un grado extremadamente alto de protección contra la exposición a cualquier campo electromagnético externo y se logra una velocidad de transferencia de datos suficientemente alta, que puede alcanzar los 1000 Mbps.

Con la ayuda de un cable de fibra óptica, es posible organizar simultáneamente el trabajo de varios cientos de miles de canales de teléfono, videoteléfono y televisión. Si hablamos de otras ventajas inherentes a este tipo de cables, cabe destacar las siguientes:

Complejidad extremadamente alta de conexión no autorizada.
El más alto grado de protección contra cualquier incendio.
Tasa de transferencia de datos suficientemente alta.

Sin embargo, si hablamos de las desventajas de estos sistemas, cabe destacar el hecho de que son bastante caros y requieren la transformación de láseres ligeros en eléctricos y viceversa. El uso de estos cables en la mayoría de los casos se lleva a cabo en el proceso de tendido de líneas de comunicación troncales, y las propiedades únicas del cable lo han hecho bastante común entre los proveedores que organizan Internet.

Traspuesta

Entre otras cosas, los canales de comunicación pueden estar conmutados o no conmutados. Los primeros se crean solo por un tiempo determinado, mientras es necesario transferir datos, mientras que los no conmutados se asignan al suscriptor por un período de tiempo específico y no dependen de cuánto tiempo se transfirieron los datos.

WiFi

Estas líneas, a diferencia de las tecnologías tradicionales de acceso por radio, también pueden funcionar con la señal reflejada, que no está en la línea de visión de una estación base en particular. Actualmente, la opinión de los expertos coincide inequívocamente en que este tipo de redes móviles abren enormes perspectivas para los usuarios en comparación con WiMAX fijo, destinado a clientes corporativos. En este caso, la información se puede transmitir a una distancia suficientemente larga (hasta 50 km), mientras que las características de los canales de comunicación de este tipo incluyen velocidades de hasta 70 Mbps.

Satélite

Los sistemas satelitales implican el uso de antenas de microondas especializadas que se utilizan para recibir señales de radio desde algunas estaciones terrestres y luego transmitir las señales recibidas a otras estaciones terrestres. Cabe señalar que este tipo de redes implican el uso de tres tipos principales de satélites ubicados en órbitas medias o bajas, así como geoestacionarias. En la gran mayoría de los casos se acostumbra lanzar satélites en grupos, ya que, al separarse unos de otros, cubren toda la superficie de nuestro planeta.

Características

Utilice las siguientes características del canal

Inmunidad al ruido

Inmunidad al ruido. ¿Dónde está la relación mínima señal-ruido?

Volumen del canal

El volumen del canal está determinado por la fórmula: ,

¿Dónde está el tiempo durante el cual el canal está ocupado por la señal transmitida?

Para transmitir una señal a través de un canal sin distorsión, el volumen del canal debe ser mayor o igual al volumen de la señal, es decir . El caso más sencillo de inscribir el volumen de la señal en el volumen del canal es lograr el cumplimiento de las desigualdades , > y . Sin embargo, se puede realizar en otros casos, lo que permite lograr las características requeridas del canal cambiando otros parámetros. Por ejemplo, a medida que disminuye el rango de frecuencia, se puede aumentar el ancho de banda.

Clasificación

Según el tipo de medio de propagación, los canales de comunicación se dividen en cableados, acústicos, ópticos, infrarrojos y radio.

Los canales de comunicación también se clasifican en

continuo (en la entrada y salida del canal - señales continuas),
discreto o digital (en la entrada y salida del canal - señales discretas),
continuo-discreto (en la entrada del canal - señales continuas y en la salida - señales discretas),
discreto-continuo (en la entrada del canal - señales discretas y en la salida - señales continuas).

Los canales pueden ser tanto lineales como no lineales, temporales y espacio-temporales. Es posible clasificar los canales de comunicación por rango de frecuencia.

Modelos de canales de comunicación.

El canal de comunicación se describe mediante un modelo matemático , cuya tarea es determinar los modelos matemáticos de salida y entrada y , así como establecer una conexión entre ellos, caracterizada por el operador , es decir

Modelos de canal continuo

Modelo de canal ideal

El modelo de canal ideal se utiliza cuando se puede despreciar la presencia de interferencia. Cuando se utiliza este modelo, la señal de salida es determinista, es decir

donde γ es una constante que determina la ganancia, τ es un retraso constante.

Modelo de canal con fase de señal indefinida y ruido aditivo

El modelo de canal con fase de señal incierta y ruido aditivo se diferencia del modelo de canal ideal en que es una variable aleatoria. Por ejemplo, si la señal de entrada es de banda estrecha, entonces la señal en la salida del canal con una fase de señal incierta y ruido aditivo se define de la siguiente manera:

donde se tiene en cuenta que la señal de entrada se puede representar como:

donde está la transformada de Hilbert, es una fase aleatoria, cuya distribución generalmente se considera uniforme en el intervalo.

Modelo de canal con interferencia entre símbolos y ruido aditivo.

El modelo de canal con interferencia entre símbolos y ruido aditivo tiene en cuenta la aparición de dispersión de la señal en el tiempo debido a la no linealidad de la característica fase-frecuencia del canal y al ancho de banda limitado del canal, es decir por ejemplo, cuando se transmiten mensajes discretos a través de un canal, el valor de la señal de salida se verá afectado por las respuestas del canal no sólo al carácter transmitido, sino también a los caracteres anteriores o posteriores. En los canales de radio, la aparición de interferencias entre símbolos se ve afectada por la propagación de ondas de radio por trayectos múltiples.

Modelos de canales de comunicación discretos.

Para definir un modelo de canal discreto, es necesario determinar el conjunto de símbolos de código de entrada y salida, así como el conjunto de probabilidades condicionales de símbolos de salida para una entrada dada.

Modelos de canales de comunicación discretos-continuos.

También existen modelos de canales de comunicación discretos-continuos.

ver también

Notas

Literatura

Zyuko A. G., Klovsky D. D., Korzhik V. I., Nazarov M. V., Teoría de la comunicación eléctrica / Ed. D. D. Klovsky. - Libro de texto para universidades. - M.: Radio y comunicación, 1999. - 432 p. -

En la fig. 1 adoptó las siguientes designaciones: X, Y, Z, W- señales, mensajes ; F- obstáculo; LS- línea de comunicación; IA, PI– fuente y receptor de información; PAG– convertidores (codificación, modulación, decodificación, demodulación).

Existen varios tipos de canales que se pueden clasificar según varios criterios:

1.Por tipo de líneas de comunicación: cableado; cable; fibra óptica;

líneas eléctricas; canales de radio, etc

2. Por la naturaleza de las señales: continuo; discreto; discreta-continua (las señales en la entrada del sistema son discretas y en la salida son continuas y viceversa).

3. Para inmunidad al ruido: canales sin interferencias; con interferencia.

Los canales de comunicación se caracterizan por:

1. Capacidad del canal definido como el producto del tiempo de uso del canal T a, el ancho del espectro de frecuencias transmitidas por el canal F a y rango dinámico D a. , que caracteriza la capacidad del canal para transmitir diferentes niveles de señales

V a = T a F a D a. (1)

La condición para hacer coincidir la señal con el canal:

vc £ vk ; t C £ t k ; F C £ Fk ; vc £ vk ; Corriente continua £ Dk.

2.Tasa de transferencia de información - la cantidad media de información transmitida por unidad de tiempo.

4. Redundancia - asegura la confiabilidad de la información transmitida ( R= 0¸1).

Una de las tareas de la teoría de la información es determinar la dependencia de la tasa de transferencia de información y la capacidad del canal de comunicación de los parámetros del canal y las características de las señales y las interferencias.

Un canal de comunicación se puede comparar en sentido figurado con las carreteras. Carreteras estrechas: poca capacidad, pero baratas. Carreteras anchas: buena capacidad de tráfico, pero caras. El rendimiento está determinado por el cuello de botella.

La tasa de transferencia de datos depende en gran medida del medio de transmisión en los canales de comunicación, que son varios tipos de líneas de comunicación.

Cableado:

1. cableado– par trenzado (que suprime parcialmente la radiación electromagnética de otras fuentes). Velocidad de transmisión de hasta 1 Mbps. Utilizado en redes telefónicas y para transmisión de datos.

2. Cable coaxial. Velocidad de transferencia 10-100 Mbps: utilizada en redes locales, televisión por cable, etc.

3. Fibra óptica. Tasa de transferencia 1 Gbps.

En los entornos 1-3, la atenuación en dB es lineal con la distancia, es decir la potencia cae exponencialmente. Por lo tanto, después de cierta distancia, es necesario instalar regeneradores (amplificadores).

Enlaces de radio:

1.Canal de radio. Velocidad de transferencia 100–400 Kbps. Utiliza frecuencias de radio de hasta 1000 MHz. Hasta 30 MHz, debido a la reflexión de la ionosfera, es posible la propagación de ondas electromagnéticas más allá de la línea de visión. Pero este rango es muy ruidoso (por ejemplo, por radioaficionados). De 30 a 1000 MHz: la ionosfera es transparente y se requiere línea de visión. Las antenas se instalan en altura (a veces se instalan regeneradores). Utilizado en radio y televisión.

2.Líneas de microondas. Tasas de transferencia de hasta 1 Gbps. Utilice frecuencias de radio superiores a 1000 MHz. Esto requiere línea de visión y antenas parabólicas altamente direccionales. La distancia entre regeneradores es de 10 a 200 km. Utilizado para telefonía, televisión y transmisión de datos.

3. Conexión satelital. Se utilizan frecuencias de microondas y el satélite sirve como regenerador (y para muchas estaciones). Las características son las mismas que para las líneas de microondas.

2. Ancho de banda de un canal de comunicación discreto.

Un canal discreto es un conjunto de medios diseñados para transmitir señales discretas.

Ancho de banda del canal de comunicación - la tasa de transferencia de información más alta teóricamente alcanzable, siempre que el error no supere un valor determinado. Tasa de transferencia de información - la cantidad media de información transmitida por unidad de tiempo. Definamos expresiones para calcular la tasa de transferencia de información y el rendimiento de un canal de comunicación discreto.

Durante la transmisión de cada símbolo, en promedio, la cantidad de información pasa a través del canal de comunicación, que está determinada por la fórmula

Yo (Y, X) = Yo (X, Y) = H(X) - H (X/Y) = H(Y) - H (Y/X) , (2)

Dónde: Yo (Y, X) - información mutua, es decir, la cantidad de información contenida en Y relativamente X ;H(X) es la entropía de la fuente del mensaje; H (X/Y)– entropía condicional, que determina la pérdida de información por símbolo asociada a la presencia de ruido y distorsión.

Al enviar un mensaje xt duración T, que consiste en norte símbolos elementales, la cantidad promedio de información transmitida, teniendo en cuenta la simetría de la cantidad mutua de información, es:

yo(yt) , X T) = H(X T) – H(X T /Y T) = H(Y T) – H(Y T /X T) = n . (4)

La tasa de transferencia de información depende de las propiedades estadísticas de la fuente, el método de codificación y las propiedades del canal.

Ancho de banda de un canal de comunicación discreto.

. (5)

El valor máximo posible, es decir el máximo de la funcional se busca en todo el conjunto de funciones de distribución de probabilidad p (X) .

El ancho de banda depende de las características técnicas del canal (velocidad del equipo, tipo de modulación, nivel de interferencia y distorsión, etc.). Las unidades de capacidad del canal son: , , , .

2.1 Canal de comunicación discreto sin interferencias

Si no hay interferencia en el canal de comunicación, entonces las señales de entrada y salida del canal están conectadas por una dependencia funcional inequívoca.

En este caso, la entropía condicional es igual a cero y las entropías incondicionales de la fuente y el receptor son iguales, es decir la cantidad promedio de información en el símbolo recibido en relación con el transmitido es

Yo (X, Y) = H(X) = H(Y); H(X/Y) = 0.

Si xt- número de caracteres por vez t, entonces la tasa de transferencia de información para un canal de comunicación discreto sin interferencia es igual a

(6)

Dónde V = 1/ es la velocidad de transmisión promedio de un símbolo.

Ancho de banda para un canal de comunicación discreto sin interferencias

(7)

Porque la entropía máxima corresponde a símbolos equiprobables, entonces el ancho de banda para una distribución uniforme e independencia estadística de los símbolos transmitidos es igual a:

. (8)

Primer teorema de Shannon para un canal: Si el flujo de información generado por la fuente está suficientemente cerca del ancho de banda del canal de comunicación, es decir

, donde es un valor arbitrariamente pequeño,

entonces siempre es posible encontrar un método de codificación que garantice la transmisión de todos los mensajes fuente, y la tasa de transferencia de información estará muy cerca de la capacidad del canal.

El teorema no responde a la pregunta de cómo codificar.

Ejemplo 1 La fuente genera 3 mensajes con probabilidades:

pag 1 = 0,1; pag 2 = 0,2 y pag 3 = 0,7.

Los mensajes son independientes y se transmiten en un código binario uniforme ( metro = 2 ) con una duración de símbolo de 1 ms. Determine la tasa de transferencia de información a través de un canal de comunicación sin interferencias.

Solución: La entropía de la fuente es

[pbs].

Para transmitir 3 mensajes con un código uniforme, se requieren dos bits, mientras que la duración de la combinación de códigos es 2t.

Velocidad de señal promedio

V =1/2 t = 500 .

Tasa de transferencia de información

C = vH = 500 × 1,16 = 580 [pb].

2.2 Canal de comunicación discreto con ruido.

Consideraremos canales de comunicación discretos sin memoria.

Canal sin memoria Se denomina canal a un canal en el que cada símbolo de señal transmitido se ve afectado por interferencias, independientemente de qué señales se transmitieron previamente. Es decir, la interferencia no crea vínculos correlativos adicionales entre símbolos. El nombre "sin memoria" significa que durante la siguiente transmisión, el canal parece no recordar los resultados de transmisiones anteriores.

Examen de Estado

(examen estatal)

Pregunta número 3 “Canales de comunicación. Clasificación de canales de comunicación. Parámetros de los canales de comunicación. Condición para la transmisión de señales a través de un canal de comunicación.

(Piel sintética)

Enlace. 3

Clasificación. 5

Características (parámetros) de los canales de comunicación. 10

La condición para la transmisión de señales a través de canales de comunicación. 13

Literatura. 14

Enlace

Enlace- un sistema de medios técnicos y un entorno de propagación de señales para transmitir mensajes (no solo datos) desde una fuente a un destinatario (y viceversa). Un canal de comunicación entendido en sentido estricto ( ruta de comunicación) representa sólo el medio de propagación físico, como una línea de comunicación física.

El canal de comunicación está diseñado para transmitir señales entre dispositivos remotos. Las señales transportan información destinada a ser presentada al usuario (humano) o para ser utilizada por programas de aplicaciones informáticas.

El canal de comunicación incluye los siguientes componentes:

1) dispositivo transmisor;

2) dispositivo receptor;

3) medio de transmisión de diversa naturaleza física (Fig.1).

La señal portadora de información formada por el transmisor, después de pasar por el medio de transmisión, se envía a la entrada del dispositivo receptor. Además, la información se extrae de la señal y se transmite al consumidor. La naturaleza física de la señal se elige de modo que pueda propagarse a través del medio de transmisión con atenuación y distorsión mínimas. La señal es necesaria como portadora de información, no transporta información en sí misma.

Figura 1. Canal de comunicación (opción No. 1)

Fig.2 Canal de comunicación (opción No. 2)

Aquellos. este (canal) es un dispositivo técnico (tecnología + entorno).

Clasificación

Habrá exactamente tres tipos de clasificaciones. Elige tu gusto y color:

Clasificación #1:

Existen muchos tipos de canales de comunicación, entre los cuales los más comunes son canales cableados conexiones ( aire, cable, guía de luz etc.) y canales de radio (troposférico, satélite y etc.). Estos canales, a su vez, suelen calificarse en función de las características de las señales de entrada y salida, así como del cambio en las características de las señales en función de fenómenos que ocurren en el canal como el desvanecimiento y la atenuación de las señales.

Según el tipo de medio de distribución, los canales de comunicación se dividen en:

cableado;

Acústico;

Óptico;

infrarrojo;

Canales de radio.

Los canales de comunicación también se clasifican en:

continuo (en la entrada y salida del canal - señales continuas),

Discreto o digital (en la entrada y salida del canal - señales discretas),

continuo-discreto (señales continuas en la entrada del canal y señales discretas en la salida),

Discreto-continuo (en la entrada del canal - señales discretas y en la salida - señales continuas).

Los canales pueden ser lineal Y no lineal, temporario Y espaciotemporal.

Posible clasificación canales de comunicación por rango de frecuencia .

Los sistemas de transmisión de información son un canal solo Y multicanal. El tipo de sistema está determinado por el canal de comunicación. Si el sistema de comunicación se basa en el mismo tipo de canales de comunicación, entonces su nombre está determinado por el nombre típico de los canales. De lo contrario, se utiliza la especificación de características de clasificación.

Clasificación No. 2 (más detallada):

1. Clasificación según el rango de frecuencia utilizado

Ø Kilómetro (LW) 1-10 km, 30-300 kHz;

Ø Hectométrico (CB) 100-1000 m, 300-3000 kHz;

Ø Decámetro (HF) 10-100 m, 3-30 MHz;

Ø Metro (MV) 1-10 m, 30-300 MHz;

Ø Decímetro (UHF) 10-100 cm, 300-3000 MHz;

Ø Centímetro (SMW) 1-10 cm, 3-30 GHz;

Ø Milímetro (MMV) 1-10 mm, 30-300 GHz;

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

2. Según la dirección de las líneas de comunicación.

- dirigido ( Se utilizan diferentes conductores):

Øcoaxial,

Ø pares trenzados a base de conductores de cobre,

Ø fibra óptica.

- no direccionales (radioenlaces);

Ø línea de visión;

Ø troposférico;

Ø ionosférico

Ø espacio;

Ø retransmisión de radio (retransmisión en decímetros y ondas de radio más cortas).

3. Tipo de mensajes enviados:

Ø telégrafo;

Ø teléfono;

Ø transferencia de datos;

Ø facsímil.

4. Tipo de señales:

Ø analógico;

Ø digitales;

Ø impulso.

5. Por tipo de modulación (manipulación)

- En sistemas de comunicación analógicos.:

Ø con modulación de amplitud;

Ø con modulación de banda lateral única;

Ø con modulación de frecuencia.

- En sistemas de comunicación digitales.:

Ø con manipulación de amplitud;

Ø con manipulación por desplazamiento de frecuencia;

Ø con cambio de fase;

Ø con manipulación por desplazamiento de fase relativa;

Ø con manipulación de tono (los elementos individuales manipulan la oscilación de la subportadora (tono), después de lo cual la manipulación se lleva a cabo a una frecuencia más alta).

6. Por el valor de la base de la señal de radio.

Ø banda ancha (B>> 1);

Ø banda estrecha (B "1).

7. Por el número de mensajes transmitidos simultáneamente.

Ø monocanal;

Ø multicanal (frecuencia, tiempo, división de códigos de canales);

8. Por dirección del mensaje

Ø unilateral;

Ø bilateral.
9. En orden de intercambio de mensajes.

Ø comunicación simplex- comunicación por radio bidireccional, en la que la transmisión y recepción de cada estación de radio se realiza por turnos;

Ø comunicación dúplex- la transmisión y la recepción se realizan simultáneamente (lo más eficiente);

Ø medio duplex- se refiere al simplex, que prevé la transición automática de la transmisión a la recepción y la posibilidad de volver a preguntar al corresponsal.

10. Por formas de proteger la información transmitida.

Ø comunicación abierta;

Ø comunicación cerrada (secreta).

11. Según el grado de automatización del intercambio de información.

Ø no automatizado: el operador realiza el control por radio y la mensajería;

Ø automatizado: solo la información se ingresa manualmente;

Ø automático: el proceso de mensajería se realiza entre un dispositivo automático y una computadora sin la participación de un operador.

Clasificación No. 3 (algo puede repetirse):

1. Con cita

Teléfono

Telégrafo

TELEVISOR

Radiodifusión

2. Por dirección de transmisión

Simplex (transmisión en una sola dirección)

Half duplex (transmisión alternativa en ambas direcciones)

Dúplex (transmite simultáneamente en ambas direcciones)

3. Por la naturaleza de la línea de comunicación.

Mecánico

hidráulico

Acústico

Eléctrico (cableado)

Radio (inalámbrica)

Óptico

4. Por la naturaleza de las señales en la entrada y salida del canal de comunicación.

Analógico (continuo)

discreto en el tiempo

Discreto por nivel de señal

Digital (discreto tanto en tiempo como en nivel)

5. Por el número de canales por línea de comunicación.

un canal solo

Multicanal

Y otro dibujo aquí:

Fig. 3. Clasificación de líneas de comunicación.

Características (parámetros) de los canales de comunicación.

1. Función de transferencia de canal: presentado en la forma característica de amplitud-frecuencia (AFC) y muestra cómo la amplitud de la sinusoide en la salida del canal de comunicación decae en comparación con la amplitud en su entrada para todas las frecuencias posibles de la señal transmitida. La respuesta de frecuencia normalizada del canal se muestra en la Fig.4. Conocer la respuesta de frecuencia de un canal real le permite determinar la forma de la señal de salida para casi cualquier señal de entrada. Para hacer esto, es necesario encontrar el espectro de la señal de entrada, convertir la amplitud de sus armónicos constituyentes de acuerdo con la característica amplitud-frecuencia y luego encontrar la forma de la señal de salida sumando los armónicos convertidos. Para la verificación experimental de la característica amplitud-frecuencia, es necesario probar el canal con sinusoides de referencia (iguales en amplitud) en todo el rango de frecuencia desde cero hasta algún valor máximo que puede ocurrir en las señales de entrada. Además, es necesario cambiar la frecuencia de las sinusoides de entrada en un pequeño paso, lo que significa que el número de experimentos debe ser grande.

-- la relación entre el espectro de la señal de salida y la de entrada
- banda ancha

Fig.4 Respuesta de frecuencia normalizada del canal.

2. Banda ancha: es una característica derivada de la respuesta de frecuencia. Es un rango continuo de frecuencias para el cual la relación entre la amplitud de la señal de salida y la entrada excede un cierto límite predeterminado, es decir, el ancho de banda determina el rango de frecuencia de la señal en el que esta señal se transmite a través del canal de comunicación sin distorsión significativa. Normalmente, el ancho de banda se mide a 0,7 de la respuesta de frecuencia máxima. El ancho de banda afecta en mayor medida la velocidad máxima posible de transferencia de información a través del canal de comunicación.

3. atenuación: se define como la disminución relativa de la amplitud o potencia de una señal cuando una señal de una determinada frecuencia se transmite a través de un canal. A menudo, durante el funcionamiento del canal, se conoce de antemano la frecuencia fundamental de la señal transmitida, es decir, la frecuencia cuyo armónico tiene mayor amplitud y potencia. Por tanto, basta con conocer la atenuación a esta frecuencia para estimar aproximadamente la distorsión de las señales transmitidas por el canal. Es posible realizar estimaciones más precisas si se conoce la atenuación en varias frecuencias correspondientes a varios armónicos fundamentales de la señal transmitida.

La atenuación generalmente se mide en decibelios (dB) y se calcula mediante la siguiente fórmula: , Dónde

Intensidad de la señal en la salida del canal,

Intensidad de la señal en la entrada del canal.

La atenuación siempre se calcula para una frecuencia específica y está relacionada con la longitud del canal. En la práctica siempre se utiliza el concepto de "atenuación específica", es decir atenuación de señal por unidad de longitud de canal, por ejemplo, atenuación de 0,1 dB/metro.

4. Velocidad de transmisión: caracteriza el número de bits transmitidos a través del canal por unidad de tiempo. Se mide en bits por segundo. bps, así como unidades derivadas: Kbps, Mbps, Gbps. La velocidad de transmisión depende del ancho de banda del canal, el nivel de ruido, el tipo de codificación y la modulación.

5. Inmunidad al ruido del canal: caracteriza su capacidad para proporcionar transmisión de señales en condiciones de interferencia. La interferencia se divide en doméstico(representa ruido térmico de los equipos) Y externo(son variados y Depende del medio de transmisión.). La inmunidad al ruido del canal depende del hardware y de las soluciones algorítmicas para procesar la señal recibida, que están integradas en el transceptor. Inmunidad al ruido señalización a través de un canal se puede aumentar a costa de codificación y procesamiento especial señal.

6. Gama dinámica : logaritmo de la relación entre la potencia máxima de la señal transmitida por el canal y la mínima.

7. Inmunidad al ruido: esto es inmunidad al ruido, es decir inmunidad al ruido.

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