Közvetlen kommunikációs csatorna. Kommunikációs vonalak és csatornák Mire használják a kommunikációs csatornákat?

Jellemzők

Használja a következő csatornajellemzőket

Zaj immunitás

Zaj immunitás A = 10 lg ⁡ P m i n s i g n a l P n o i s e (\displaystyle A=10\lg (P_(min~jel) \over P_(zaj))). Ahol P m i n s i g n a l P n o i s e (\displaystyle (P_(min~jel) \over P_(zaj)))- minimális jel-zaj arány;

Csatorna hangereje

Csatorna hangereje V (\displaystyle V) képlet határozza meg: V k = Δ F k ⋅ T k ⋅ D k (\displaystyle V_(k)=\Delta F_(k)\cdot T_(k)\cdot D_(k)),

Ahol T k (\displaystyle T_(k))- az az idő, ameddig a csatornát az átvitt jel lefoglalja;

A csatornán keresztüli torzítás nélküli jelátvitelhez a csatorna hangereje V k (\displaystyle V_(k)) nagyobbnak vagy egyenlőnek kell lennie, mint a jel hangereje V s (\displaystyle V_(s)), vagyis . A jel hangerejének a csatorna hangerejébe illesztésének legegyszerűbb esete az egyenlőtlenségek teljesülése. Δ F k ⩾ Δ F s (\displaystyle \Delta F_(k)\geqslant ~\Delta F_(s)), T k ⩾ T s (\displaystyle T_(k)\geqslant ~T_(s))> és Δ D k ⩾ Δ D s (\displaystyle \Delta D_(k)\geqslant ~\Delta D_(s)). Mindazonáltal, V k ⩾ V s (\displaystyle V_(k)\geqslant ~V_(s)) más esetekben is elvégezhető, ami lehetővé teszi a csatorna kívánt jellemzőinek elérését más paraméterek változtatásával. Például a frekvenciatartomány csökkenésével a sávszélesség növelhető.

Osztályozás

A kommunikációs csatornáknak sok típusa létezik, amelyek közül leggyakrabban a vezetékes kommunikációs csatornákat (levegő, kábel, fényvezető stb.) és a rádiókommunikációs csatornákat (troposzférikus, műhold stb.) különböztetjük meg. Az ilyen csatornákat pedig általában a bemeneti és kimeneti jelek jellemzői, valamint a jelek jellemzőinek változása alapján minősítik a csatornában előforduló olyan jelenségek függvényében, mint a jelek elhalványulása és csillapítása.

A terjedési közeg típusa szerint a kommunikációs csatornákat vezetékes, akusztikus, optikai, infravörös és rádiócsatornákra osztják.

A kommunikációs csatornákat is osztályozzák

folyamatos (a csatorna bemenetén és kimenetén - folyamatos jelek),
diszkrét vagy digitális (a csatorna bemenetén és kimenetén - diszkrét jelek),
folyamatos-diszkrét (a csatorna bemenetén - folyamatos jelek, és a kimeneten - diszkrét jelek),
diszkrét-folyamatos (a csatorna bemenetén - diszkrét jelek, és a kimeneten - folyamatos jelek).

A csatornák lehetnek lineárisak és nemlineárisak, időbeliek és téridősek. Lehetőség van a kommunikációs csatornák frekvenciatartomány szerinti osztályozására.

Kommunikációs csatorna modellek

A kommunikációs csatornát egy matematikai modell írja le, melynek feladata a kimenet és a bemenet matematikai modelljének meghatározása, ill. S 1 (\displaystyle S_(1)), valamint kapcsolat létrehozása közöttük, az operátor által jellemezve L (\displaystyle L), vagyis

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

Folyamatos csatornamodellek

A folytonos csatornamodellek egy additív Gauss-zajjal rendelkező csatornamodellre, egy bizonytalan jelfázisú és additív zajú csatornamodellre, valamint egy szimbólumközi interferenciát és additív zajt tartalmazó csatornamodellre sorolhatók.

Ideális csatornamodell

Az ideális csatornamodellt akkor alkalmazzuk, ha az interferencia jelenléte elhanyagolható. Ennél a modellnél a kimeneti jel S 2 (\displaystyle S_(2)) determinisztikus, azaz

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

ahol γ egy állandó, amely meghatározza az erősítést, τ egy állandó késleltetés.

Csatornamodell meghatározatlan jelfázissal és additív zajjal

A bizonytalan jelfázisú és additív zajú csatornamodell abban különbözik az ideális csatornamodelltől τ (\displaystyle \tau ) egy valószínűségi változó. Például, ha a bemeneti jel keskeny sávú, akkor a jel S 2 (t) (\displaystyle S_(2)(t)) egy határozatlan jelfázisú és additív zajú csatorna kimenetén a következőképpen definiálható:

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)),

ahol figyelembe veszik, hogy a bemeneti jel S 1 (t) (\displaystyle S_(1)(t)) a következőképpen ábrázolható:

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

Ahol H() (\displaystyle H()) a Hilbert transzformáció, θ (\displaystyle \theta )- véletlenszerű fázis, amelynek eloszlását az intervallumon általában egyenletesnek tekintik

Csatornamodell szimbólumok közötti interferenciával és additív zajjal

A szimbólumok közötti interferenciával és additív zajjal rendelkező csatornamodell figyelembe veszi a jelszórás időben történő megjelenését a csatorna fázis-frekvencia karakterisztikájának nemlinearitása és sávszélességének korlátozottsága miatt, azaz például diszkrét üzenetek továbbításakor. a csatornára, a kimenő jel értékét nem csak az átadott karakterre, hanem a korábbi vagy későbbi karakterekre is befolyásolják a csatorna válaszai. A rádiócsatornákban a szimbólumok közötti interferencia előfordulását befolyásolja a rádióhullámok többutas terjedése.

A különféle információk továbbításához kezdetben létre kell hozni egy környezetet annak elosztására, amely vonalak, vagy adatátviteli csatornák halmaza speciális adó-vevő berendezéssel. A vonalak vagy kommunikációs csatornák minden modern adatátviteli rendszerben az összekötő linket jelentik, és a szervezet szempontjából két fő típusra oszthatók - ezek a vonalak és a csatornák.

A kommunikációs vonal kábelek vagy vezetékek halmaza, amelyek segítségével a kommunikációs pontokat összekapcsolják egymással, és az előfizetőket a legközelebbi csomópontokkal kombinálják. Ugyanakkor a kommunikációs csatornák sokféle módon hozhatók létre, az adott objektum és séma jellemzőitől függően.

Mik lehetnek?

Lehetnek fizikai vezetékcsatornák, amelyek speciális kábelek használatán alapulnak, és lehetnek hullámosak is. Hullámkommunikációs csatornákat alakítanak ki mindenféle rádiókommunikáció megszervezésére egy bizonyos környezetben antennák, valamint egy dedikált frekvenciasáv segítségével. Ugyanakkor mind az optikai, mind az elektromos kommunikációs csatornákat két fő típusra osztják - vezetékes és vezeték nélküli. Ebben a tekintetben az optikai és elektromos jel vezetékeken, levegőn és sok más módon továbbítható.

A telefonhálózatban egy szám tárcsázása után a csatorna addig jön létre, ameddig van kapcsolat, például két előfizető között, és addig is, amíg a beszédkapcsolat fennmarad. A vezetékes kommunikációs csatornákat speciális tömörítőberendezések segítségével alakítják ki, amelyek segítségével hosszú vagy rövid ideig lehetséges az információ továbbítása kommunikációs vonalakon keresztül, amelyet rengeteg különböző forrásból táplálnak. Az ilyen vonalak egy vagy több kábelpárt tartalmaznak egyidejűleg, és lehetővé teszik az adatátvitelt kellően nagy távolságra. Függetlenül attól, hogy milyen típusú kommunikációs csatornákról van szó, a rádiókommunikációban egy adott vagy több kommunikációs munkamenetre egyidejűleg szervezett adatátviteli közeget jelentenek. Ha több munkamenetről beszélünk, akkor alkalmazható az úgynevezett gyakorisági eloszlás.

Mik a típusok?

Csakúgy, mint a modern kommunikációban, itt is különböző típusú kommunikációs csatornák léteznek:

Digitális.
Analóg.
Analóg-digitális.

Digitális

Ez az opció egy nagyságrenddel drágább, mint az analóg. Az ilyen csatornák segítségével rendkívül magas adatátviteli minőség érhető el, és lehetővé válik olyan különféle mechanizmusok bevezetése is, amelyek a csatornák abszolút integritását, magas fokú információbiztonságot, valamint számos adatátvitelt biztosítanak. egyéb szolgáltatások. Az analóg információk digitális típusú technikai kommunikációs csatornákon keresztüli továbbításának biztosítása érdekében ezt az információt először digitálissá alakítják.

Az 1980-as évek végén megjelent egy dedikált integrált szolgáltatású digitális hálózat, amelyet ma sokan ISDN néven ismernek. Feltételezhető, hogy egy ilyen hálózat idővel globális digitális gerinchálózattá válik, amely kapcsolatot biztosít az irodai és otthoni számítógépek között, kellően nagy adatátviteli sebességet biztosítva számukra. Az ilyen típusú fő kommunikációs csatornák a következők lehetnek:

Fax.
Telefon.
Adatátviteli eszközök.
Speciális berendezések telekonferenciákhoz.
És sokan mások.

Az ilyen eszközökkel szembeni versenyként a kábeltelevíziós hálózatokban ma aktívan használt modern technológiák léphetnek fel.

Egyéb fajták

A kommunikációs csatornák átviteli sebességétől függően a következőkre oszthatók:

Alacsony sebesség. Ebbe a kategóriába tartoznak a legkülönbözőbb távíróvonalak, amelyekre jellemző a rendkívül alacsony (mai mércével szinte egyáltalán nem létező) adatátviteli sebesség, amely eléri a maximum 200 bps-t.
Közepes sebesség. Vannak analóg telefonvonalak, amelyek akár 56 000 bps átviteli sebességet biztosítanak.
Nagy sebességű vagy, ahogyan más néven, szélessávú. Az ilyen típusú kommunikációs csatornákon az adatátvitel több mint 56 000 bps sebességgel történik.

Az adatátviteli irányok megszervezésének lehetőségétől függően a kommunikációs csatornák a következő típusokra oszthatók:

Simplex. Az ilyen típusú kommunikációs csatornák szervezése lehetővé teszi az adatok csak egy bizonyos irányba történő sugárzását.
Félduplex. Az ilyen csatornák használatával az adatok előre és hátrafelé is továbbíthatók.
Duplex vagy teljes duplex. Az ilyen visszacsatoló csatornák segítségével az adatok egyidejűleg továbbíthatók előre és hátrafelé.

Vezetékes

A vezetékes kommunikációs csatornák párhuzamos vagy csavart rézhuzalok tömegét, száloptikai kommunikációs vonalakat és speciális koaxiális kábeleket tartalmaznak. Ha figyelembe vesszük, hogy mely kommunikációs csatornák használnak kábeleket, érdemes kiemelni néhány főbb csatornát:

csavart érpár. Lehetővé teszi az információk átvitelét akár 1 Mbps sebességgel.
koaxiális kábelek. Ebbe a csoportba tartoznak a TV formátumú kábelek, beleértve a vékony és vastag kábeleket is. Ebben az esetben az adatátviteli sebesség már eléri a 15 Mbps-ot.
Száloptikai kábelek. A legmodernebb és legtermékenyebb lehetőség. Az ilyen típusú információk továbbítására szolgáló kommunikációs csatornák körülbelül 400 Mbit / s sebességet biztosítanak, ami jelentősen meghaladja az összes többi technológiát.

csavart érpár

Szigetelt vezetőkből áll, amelyek páronként össze vannak csavarva, hogy jelentősen csökkentsék a párok és a vezetők közötti interferenciát. Érdemes megjegyezni, hogy ma a csavart érpárú kábelek hét kategóriája létezik:

Az első és a második az alacsony sebességű adatátvitelt szolgálja, az első pedig egy szabványos, jól ismert telefonvezeték.
A harmadik, negyedik és ötödik kategória 16, 25 és 155 Mbps-ig terjedő átviteli sebesség biztosítására szolgál, a különböző kategóriák pedig különböző frekvenciákat biztosítanak.
A hatodik és a hetedik kategória a legeredményesebb. 100 Gb / s sebességig terjedő adatátvitel lehetőségéről beszélünk, ami a kommunikációs csatornák legtermékenyebb jellemzője.

A harmadik kategória messze a leggyakoribb. Különböző ígéretes megoldásokra fókuszálva a hálózati sávszélesség folyamatos fejlesztésének igénye tekintetében a legoptimálisabb az ötödik kategóriába tartozó kommunikációs hálózatok (kommunikációs csatornák) alkalmazása lenne, amelyek szabványos telefonvonalakon keresztül biztosítják az adatátvitel sebességét.

Koaxiális kábel

Egy speciális rézvezető hengeres árnyékoló védőburkolatba van zárva, amely meglehetősen vékony erekből tekercsel, és dielektrikummal teljesen el van szigetelve a vezetőtől. Ez abban különbözik a hagyományos televíziós kábeltől, hogy hullámimpedanciát tartalmaz. Az ilyen információs kommunikációs csatornákon keresztül akár 300 Mbps sebességgel is továbbíthatók az adatok.

Ez a kábelformátum vékonyra van osztva, amelynek vastagsága 5 mm, és vastagra - 10 mm. A modern LAN-okban gyakran szokás vékony kábelt használni, mivel annak lefektetése és telepítése rendkívül egyszerű. A rendkívül magas költségek és a nehéz fektetés meglehetősen súlyosan korlátozza az ilyen kábelek alkalmazásának lehetőségét a modern információs átviteli hálózatokban.

Kábeltelevíziós hálózatok

Az ilyen hálózatok egy speciális koaxiális kábel használatán alapulnak, amelyen keresztül az analóg jel akár több tíz kilométeres távolságban is továbbítható. Egy tipikus kábeltelevíziós hálózatra fastruktúra jellemző, amelyben a fő csomópont egy speciális műholdról vagy száloptikán keresztül veszi a jeleket. A mai napig aktívan használnak olyan hálózatokat, amelyek száloptikai kábelt használnak, amelyek segítségével nagy területeket lehet kiszolgálni, valamint terjedelmesebb adatokat lehet sugározni, miközben rendkívül magas jelminőséget biztosítanak átjátszók hiányában.

A szimmetrikus felépítésnek köszönhetően a visszatérő és a közvetlen jelek egyetlen kábelen sugároznak különböző frekvenciatartományokban, ugyanakkor különböző sebességgel. Ennek megfelelően a fordított jel lassabb, mint a közvetlen. Mindenesetre az ilyen hálózatok használatával több százszor nagyobb adatátviteli sebességet lehet biztosítani a szabványos telefonvonalakhoz képest, amelyekkel kapcsolatban ez utóbbiakat már régóta nem használják.

Azokban a szervezetekben, amelyek saját kábelhálózatot telepítenek, leggyakrabban szimmetrikus sémákat használnak, mivel ebben az esetben mind az előre, mind a visszirányú adatátvitel azonos sebességgel történik, ami körülbelül 10 Mbps.

A vezetékek használatának jellemzői

Évről évre nő azoknak a vezetékeknek a száma, amelyekkel otthoni számítógépek és különféle elektronikai eszközök csatlakoztathatók. A szakemberek által végzett kutatások során nyert statisztikák szerint egy 150 méteres lakásban körülbelül 3 km különböző kábelek vannak lefektetve.

A múlt század 90-es éveiben a brit UnitedUtilities cég meglehetősen érdekes megoldást javasolt erre a problémára saját fejlesztése, a DigitalPowerLine, ma ismertebb a DPL-csökkentés segítségével. A vállalat szabványos villamosenergia-hálózatok használatát javasolta a nagy sebességű adatátvitel, adatcsomagok vagy hang átvitelének médiumaként közönséges elektromos hálózatokon keresztül, amelyek feszültsége 120 vagy 220 V volt.

A legsikeresebb ebből a szempontból a Main.net nevű izraeli cég, amely elsőként adta ki a PLC (Powerline Communications) technológiát. Ezzel a technológiával a hang- vagy adatátvitel 10 Mbps sebességig valósult meg, miközben az információáramlást több kis sebességűre osztották fel, amelyeket külön-külön frekvencián továbbítottak, és végül egyetlen jellé egyesítették.

A PLC technológia használata ma csak kis sebességű adatátvitel esetén releváns, ezért otthoni automatizálásban, különféle háztartási eszközökben és egyéb berendezésekben használják. Ezzel a technológiával körülbelül 1 Mbps sebességgel érhető el az internet azon alkalmazások számára, amelyek nagy kapcsolati sebességet igényelnek.

Kis távolság mellett az épület és a közbenső adó-vevő pont, amely egy transzformátor alállomás, az adatátviteli sebesség elérheti a 4,5 Mbps-ot. Ezt a technológiát aktívan használják helyi hálózat kialakítása során egy lakóépületben vagy egy kis irodában, mivel a minimális átviteli sebesség akár 300 méteres távolságot is lehetővé tesz. Ennek a technológiának a segítségével lehetőség nyílik a távfelügyelethez, a tárgyak védelméhez, valamint az objektumok üzemmódjainak és erőforrásaik kezeléséhez kapcsolódó különféle szolgáltatások megvalósítására, ami az intelligens otthon elemei közé tartozik.

Optikai kábel

Ez a kábel speciális kvarcmagból áll, amelynek átmérője mindössze 10 mikron. Ezt a magot egy egyedi fényvisszaverő védőburkolat veszi körül, amelynek külső átmérője körülbelül 200 mikron. Az adatátvitel az elektromos jelek fényjelekké alakításával történik, például valamilyen LED segítségével. Az adatok kódolása a fényáram intenzitásának változtatásával történik.

Adatátvitelkor a szál falairól visszaverődő nyaláb, amelyben végül minimális csillapítás mellett érkezik a vevőoldalra. Egy ilyen kábel használatával rendkívül magas fokú védelem érhető el bármilyen külső elektromágneses mezővel szemben, és kellően magas adatátviteli sebesség érhető el, amely elérheti az 1000 Mbps-t.

Optikai kábel segítségével egyszerre több százezer telefon, videotelefon és televízió csatorna munkáját lehet egyszerre megszervezni. Ha az ilyen kábelekben rejlő egyéb előnyökről beszélünk, érdemes megjegyezni a következőket:

Rendkívül bonyolult a jogosulatlan csatlakozás.
A legmagasabb fokú védelem bármilyen tűz ellen.
Megfelelően magas adatátviteli sebesség.

Ha azonban az ilyen rendszerek hátrányairól beszélünk, érdemes kiemelni azt a tényt, hogy meglehetősen drágák, és szükségessé teszik a fénylézerek elektromosvá alakítását és fordítva. Az ilyen kábelek használata az esetek többségében a trönk kommunikációs vonalak lefektetésekor történik, és a kábel egyedi tulajdonságai miatt az Internet szervezését biztosító szolgáltatók körében is meglehetősen általánossá vált.

Átkapcsolás

Többek között a kommunikációs csatornák kapcsolhatók vagy nem kapcsolhatók. Az elsők csak egy bizonyos időre jönnek létre, miközben adatátvitelre van szükség, míg a nem kapcsoltak egy meghatározott időtartamra kerülnek az előfizetőhöz, és nem függenek attól, hogy mennyi ideig történt az adatátvitel.

WiMAX

Az ilyen vonalak a hagyományos rádióelérési technológiáktól eltérően a visszavert jelen is működhetnek, amely nem egy adott bázisállomás látóterében van. A szakértők mai véleménye egyértelműen egyetért abban, hogy az ilyen mobilhálózatok óriási távlatokat nyitnak a felhasználók számára a vállalati ügyfeleknek szánt vezetékes WiMAX-hoz képest. Ebben az esetben az információ kellően nagy távolságra (akár 50 km-re) sugározható, míg az ilyen típusú kommunikációs csatornák jellemzői a 70 Mbps sebességig terjednek.

Műhold

A műholdrendszerek speciális mikrohullámú antennák használatát foglalják magukban, amelyeket egyes földi állomások rádiójeleinek vételére használnak, majd a vett jeleket más földi állomásokra továbbítják. Meg kell jegyezni, hogy az ilyen hálózatok három fő műholdatípust tartalmaznak, amelyek közepesen vagy alacsonyan helyezkednek el, valamint geostacionárius pályákon. Az esetek túlnyomó többségében csoportosan szokás a műholdakat felbocsátani, hiszen egymástól elterjedve bolygónk teljes felületét lefedik.

Jellemzők

Használja a következő csatornajellemzőket

Zaj immunitás

Zaj immunitás. Hol van a minimális jel-zaj arány;

Csatorna hangereje

A csatorna hangerejét a következő képlet határozza meg: ,

ahol az az idő, ameddig a csatornát az átvitt jel lefoglalja;

Ahhoz, hogy a jelet torzítás nélkül továbbítsuk egy csatornán, a csatorna hangerejének nagyobbnak vagy egyenlőnek kell lennie, mint a jel hangereje, pl. . A legegyszerűbb eset, ha a jel hangerejét beírjuk a csatorna hangerejébe, a > és egyenlőtlenségek teljesülése. Más esetekben azonban végrehajtható, ami lehetővé teszi a csatorna kívánt jellemzőinek elérését más paraméterek megváltoztatásával. Például a frekvenciatartomány csökkenésével a sávszélesség növelhető.

Osztályozás

A terjedési közeg típusa szerint a kommunikációs csatornákat vezetékes, akusztikus, optikai, infravörös és rádiócsatornákra osztják.

A kommunikációs csatornákat is osztályozzák

folyamatos (a csatorna bemenetén és kimenetén - folyamatos jelek),
diszkrét vagy digitális (a csatorna bemenetén és kimenetén - diszkrét jelek),
folyamatos-diszkrét (a csatorna bemenetén - folyamatos jelek, és a kimeneten - diszkrét jelek),
diszkrét-folyamatos (a csatorna bemenetén - diszkrét jelek, és a kimeneten - folyamatos jelek).

A csatornák lehetnek lineárisak és nemlineárisak, időbeliek és téridősek. Lehetőség van a kommunikációs csatornák frekvenciatartomány szerinti osztályozására.

Kommunikációs csatorna modellek

A kommunikációs csatornát egy matematikai modell írja le , melynek feladata a kimenet és a bemenet matematikai modelljének meghatározása, valamint kapcsolat létrehozása közöttük, amelyet az operátor jellemez, pl.

Folyamatos csatornamodellek

Ideális csatornamodell

Az ideális csatornamodellt akkor alkalmazzuk, ha az interferencia jelenléte elhanyagolható. Ennek a modellnek a használatakor a kimenő jel determinisztikus, azaz.

ahol γ egy állandó, amely meghatározza az erősítést, τ egy állandó késleltetés.

Csatornamodell meghatározatlan jelfázissal és additív zajjal

A bizonytalan jelfázisú és additív zajú csatornamodell abban különbözik az ideális csatornamodelltől, hogy véletlenszerű változó. Például, ha a bemeneti jel keskeny sávú, akkor a bizonytalan jelfázisú és additív zajú csatorna kimenetén lévő jelet a következőképpen határozzuk meg:

ahol figyelembe veszik, hogy a bemeneti jel a következőképpen ábrázolható:

ahol a Hilbert-transzformáció egy véletlen fázis, amelynek eloszlását általában egyenletesnek tekintik az intervallumon.

Csatornamodell szimbólumok közötti interferenciával és additív zajjal

A szimbólumok közötti interferenciát és additív zajt tartalmazó csatornamodell figyelembe veszi a csatorna fázis-frekvencia karakterisztikájának nemlinearitásából és a csatorna korlátozott sávszélességéből adódó jelszórás megjelenését az időben, pl. például diszkrét üzenetek csatornán keresztüli továbbításakor a kimenő jel értékét nem csak az átvitt karakterre adott csatorna válaszai befolyásolják, hanem a korábbi vagy későbbi karakterekre is. A rádiócsatornákban a szimbólumok közötti interferencia előfordulását befolyásolja a rádióhullámok többutas terjedése.

Diszkrét kommunikációs csatornák modelljei

Egy diszkrét csatornamodell meghatározásához meg kell határozni a bemeneti és kimeneti kódszimbólumok halmazát, valamint a kimeneti szimbólumok feltételes valószínűségeinek halmazát az adott bemenethez.

Diszkrét-folyamatos kommunikációs csatornák modelljei

Léteznek diszkrét-folyamatos kommunikációs csatornák modelljei is

Lásd még

Megjegyzések

Irodalom

Zyuko A. G., Klovsky D. D., Korzhik V. I., Nazarov M. V., Az elektromos kommunikáció elmélete / Szerk. D. D. Klovsky. - Tankönyv egyetemek számára. - M .: Rádió és kommunikáció, 1999. - 432 p. -

ábrán. 1 a következő elnevezéseket fogadta el: X, Y, Z, W- jelzések, üzenetek ; f- akadályozás; LS- kommunikációs vonal; AI, PI– az információ forrása és befogadója; P– konverterek (kódolás, moduláció, dekódolás, demoduláció).

Különféle csatornák vannak, amelyeket különféle kritériumok szerint osztályozhatunk:

1.A kommunikációs vonalak típusa szerint: vezetékes; kábel; optikai szál;

távvezetékek; rádiócsatornák stb.

2. A jelek természete szerint: folyamatos; diszkrét; diszkrét-folyamatos (a rendszer bemenetén a jelek diszkrétek, a kimeneten pedig folyamatosak és fordítva).

3. A zajvédelemhez: interferencia nélküli csatornák; interferenciával.

A kommunikációs csatornákat a következők jellemzik:

1. Csatorna kapacitása a csatornahasználati idő szorzataként definiálva T to, a csatorna által továbbított frekvenciák spektrumának szélessége F toés dinamikus tartomány D to. , amely a csatorna különböző szintű jelek átvitelére való képességét jellemzi

V-tól = T-től F-ig D-ig. (1)

A jel és a csatorna egyeztetésének feltétele:

Vc £ Vk ; T c £ T k ; F c £ Fk ; Vc £ Vk ; Dc £ D k .

2.Információátviteli sebesség - az időegység alatt továbbított információ átlagos mennyisége.

4. Redundancia - biztosítja a továbbított információ megbízhatóságát ( R= 0¸1).

Az információelmélet egyik feladata az információátviteli sebesség és a kommunikációs csatorna sávszélességének a csatorna paramétereitől, valamint a jelek és az interferencia jellemzőitől való függésének meghatározása.

A kommunikációs csatorna képletesen az utakhoz hasonlítható. Keskeny utak - kis kapacitású, de olcsó. Széles utak - jó közlekedési kapacitás, de drága. Az áteresztőképességet a szűk keresztmetszet határozza meg.

Az adatátviteli sebesség nagymértékben függ az átviteli közegtől a kommunikációs csatornákban, amelyek különböző típusú kommunikációs vonalak.

Vezetékes:

1. Vezetékes– csavart érpár (amely részben elnyomja az egyéb forrásokból származó elektromágneses sugárzást). Átviteli sebesség akár 1 Mbps. Telefonhálózatokban és adatátvitelre használják.

2. Koaxiális kábel.Átviteli sebesség 10-100 Mbps - helyi hálózatokban, kábeltévében stb.

3. Optikai szál.Átviteli sebesség 1 Gbps.

Az 1-3 környezetben a csillapítás dB-ben lineáris a távolsággal, azaz. a teljesítmény exponenciálisan csökken. Ezért egy bizonyos távolság után regenerátorokat (erősítőket) kell telepíteni.

Rádió linkek:

1.Rádió csatorna.Átviteli sebesség 100-400 Kbps. 1000 MHz-ig használ rádiófrekvenciákat. Az ionoszféráról való visszaverődés miatt 30 MHz-ig lehetséges az elektromágneses hullámok látóvonalon túli terjedése. De ez a tartomány nagyon zajos (például amatőr rádiónál). 30 és 1000 MHz között - az ionoszféra átlátszó, és rálátás szükséges. Az antennák magasságban vannak felszerelve (néha regenerátorok vannak felszerelve). Használt rádióban és televízióban.

2.mikrohullámú vonalak.Átviteli sebesség akár 1 Gbps. Használjon 1000 MHz feletti rádiófrekvenciát. Ehhez látótávolságra és erősen irányított parabolaantennákra van szükség. A regenerátorok közötti távolság 10-200 km. Telefonra, televízióra és adatátvitelre használják.

3. Műholdas kapcsolat. Mikrohullámú frekvenciákat használnak, és a műhold regenerátorként szolgál (és sok állomás számára). A jellemzők megegyeznek a mikrohullámú vonalakéval.

2. Egy diszkrét kommunikációs csatorna sávszélessége

A diszkrét csatorna olyan eszközök halmaza, amelyek diszkrét jelek továbbítására szolgálnak.

Kommunikációs csatorna kapacitása - az elméletileg elérhető legnagyobb információátviteli sebesség, feltéve, hogy a hiba nem haladja meg az adott értéket. Információátviteli sebesség - az időegység alatt továbbított információ átlagos mennyisége. Határozzuk meg kifejezéseket egy diszkrét kommunikációs csatorna információátviteli sebességének és áteresztőképességének kiszámításához.

Az egyes szimbólumok átvitele során átlagosan az információ mennyisége halad át a kommunikációs csatornán, amit a képlet határoz meg

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

Ahol: én (Y, X) - kölcsönös információ, azaz a benne foglalt információ mennyisége Y viszonylag x ;H(X) az üzenetforrás entrópiája; H (X/Y)– feltételes entrópia, amely szimbólumonként határozza meg a zaj és torzítás jelenlétével kapcsolatos információvesztést.

Üzenet küldésekor X T időtartama T, a következőket tartalmazza n elemi szimbólumok esetén az átvitt információ átlagos mennyisége, figyelembe véve a kölcsönös információmennyiség szimmetriáját:

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

Az információátviteli sebesség a forrás statisztikai tulajdonságaitól, a kódolási módszertől és a csatorna tulajdonságaitól függ.

Egy diszkrét kommunikációs csatorna sávszélessége

. (5)

A maximálisan lehetséges érték, pl. a függvény maximumát a valószínűségeloszlási függvények teljes halmazán keressük p (x) .

A sávszélesség a csatorna műszaki jellemzőitől függ (a berendezés sebességétől, a moduláció típusától, az interferencia és a torzítás mértékétől stb.). A csatornakapacitás mértékegységei: , , , .

2.1 Diszkrét kommunikációs csatorna interferencia nélkül

Ha a kommunikációs csatornában nincs interferencia, akkor a csatorna bemeneti és kimeneti jelei egyértelmű, funkcionális függéssel kapcsolódnak össze.

Ebben az esetben a feltételes entrópia egyenlő nullával, a forrás és a vevő feltétel nélküli entrópiája pedig egyenlő, azaz. a vett szimbólumban lévő információ átlagos mennyisége a továbbítotthoz viszonyítva

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

Ha X T- karakterek száma időnként T, akkor az információátviteli sebesség egy diszkrét kommunikációs csatorna esetén interferencia nélkül egyenlő

(6)

Ahol V = 1/ egy szimbólum átlagos átviteli sebessége.

Sávszélesség a diszkrét kommunikációs csatornához interferencia nélkül

(7)

Mert a maximális entrópia megfelel a kiegyenlíthető szimbólumoknak, akkor a továbbított szimbólumok egyenletes eloszlását és statisztikai függetlenségét biztosító sávszélesség egyenlő:

. (8)

Shannon első tétele egy csatornára: Ha a forrás által generált információáramlás kellően közel van a kommunikációs csatorna sávszélességéhez, pl.

, ahol egy tetszőlegesen kis érték,

akkor mindig lehet olyan kódolási módszert találni, amely biztosítja az összes forrásüzenet továbbítását, és az információátviteli sebesség nagyon közel lesz a csatorna kapacitásához.

A tétel nem ad választ a kódolás kérdésére.

1. példa A forrás 3 üzenetet generál valószínűségekkel:

p 1 = 0,1; p 2 = 0,2 és p 3 = 0,7.

Az üzenetek függetlenek és egységes bináris kódban kerülnek továbbításra ( m = 2 ) 1 ms szimbólum időtartammal. Határozza meg az információátvitel sebességét egy kommunikációs csatornán, interferencia nélkül.

Megoldás: A forrás entrópiája az

[bps].

3 egységes kódú üzenet továbbításához két bit szükséges, míg a kódkombináció időtartama 2t.

Átlagos jelátviteli sebesség

V =1/2 t = 500 .

Információátviteli sebesség

C = vH = 500 × 1,16 = 580 [bps].

2.2 Diskrét kommunikációs csatorna zajjal

A memória nélküli diszkrét kommunikációs csatornákat fogjuk figyelembe venni.

Csatorna memória nélkül Csatornának nevezzük azt a csatornát, amelyben minden egyes átvitt jelszimbólum interferencia hatást gyakorol, függetlenül attól, hogy korábban mely jeleket továbbítottuk. Vagyis az interferencia nem hoz létre további korrelatív kapcsolatokat a szimbólumok között. A "memória nélkül" név azt jelenti, hogy a következő adás során a csatorna úgy tűnik, nem emlékszik az előző adások eredményeire.

Államvizsga

(államvizsga)

3. kérdés „Kommunikációs csatornák. A kommunikációs csatornák osztályozása. A kommunikációs csatornák paraméterei. A kommunikációs csatornán keresztüli jelátvitel feltétele.

(Plyaskin)

Link. 3

Osztályozás. 5

A kommunikációs csatornák jellemzői (paraméterei). 10

A kommunikációs csatornákon keresztüli jelátvitel feltétele. 13

Irodalom. 14

Link

Link- technikai eszközök rendszere és jelterjedési környezet üzenetek (nem csak adatok) továbbítására a forrástól a címzettig (és fordítva). Szűk értelemben vett kommunikációs csatorna ( kommunikációs út) csak a fizikai terjesztési közeget jelöli, például egy fizikai kommunikációs vonalat.

A kommunikációs csatorna a távoli eszközök közötti jelek továbbítására szolgál. A jelek a felhasználónak (embernek) vagy számítógépes alkalmazási programok általi felhasználásra szánt információkat hordoznak.

A kommunikációs csatorna a következő összetevőket tartalmazza:

1) adóeszköz;

2) vevőkészülék;

3) különféle fizikai természetű átviteli közeg (1. ábra).

Az adó által képzett információhordozó jel, miután áthaladt az átviteli közegen, a vevőkészülék bemenetére kerül. Ezenkívül az információt kivonják a jelből, és továbbítják a fogyasztóhoz. A jel fizikai természetét úgy választják meg, hogy minimális csillapítással és torzítással tudjon terjedni az átviteli közegen. A jelre információhordozóként van szükség, maga nem hordoz információt.

1. ábra. Kommunikációs csatorna (1. opció)

2. ábra Kommunikációs csatorna (2. opció)

Azok. ez (csatorna) egy technikai eszköz (technológia + környezet).

Osztályozás

Pontosan háromféle besorolás lesz. Válassza ki ízlését és színét:

1. besorolás:

Sokféle kommunikációs csatorna létezik, ezek közül a leggyakoribbak vezetékes csatornák kommunikáció ( levegő, kábel, fényvezető stb.) és rádiócsatornák (troposzférikus, műhold satöbbi.). Az ilyen csatornákat pedig általában a bemeneti és kimeneti jelek jellemzői, valamint a jelek jellemzőinek változása alapján minősítik a csatornában előforduló olyan jelenségek függvényében, mint a jelek elhalványulása és csillapítása.

A terjesztési médium típusa szerint a kommunikációs csatornákat a következőkre osztják:

Vezetékes;

Akusztikus;

Optikai;

infravörös;

Rádió csatornák.

A kommunikációs csatornákat a következőkre is osztják:

folyamatos (a csatorna bemenetén és kimenetén - folyamatos jelek),

Diszkrét vagy digitális (a csatorna be- és kimenetén - diszkrét jelek),

folyamatos-diszkrét (folyamatos jelek a csatorna bemenetén és diszkrét jelek a kimeneten),

Diszkrét-folyamatos (a csatorna bemenetén - diszkrét jelek, és a kimeneten - folyamatos jelek).

A csatornák lehetnek lineárisÉs nem lineáris, ideiglenesÉs tér-időbeli.

Lehetséges osztályozás kommunikációs csatornák frekvenciatartomány szerint .

Az információátviteli rendszerek egycsatornásÉs többcsatornás. A rendszer típusát a kommunikációs csatorna határozza meg. Ha a kommunikációs rendszer azonos típusú kommunikációs csatornákra épül, akkor a nevét a csatornák tipikus neve határozza meg. Ellenkező esetben az osztályozási jellemzők specifikációját használják.

2. besorolás (részletesebb):

1. Osztályozás az alkalmazott frekvenciatartomány szerint

Ø Kilométer (LW) 1-10 km, 30-300 kHz;

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

Ø Dekaméter (HF) 10-100 m, 3-30 MHz;

Ø Méter (MV) 1-10 m, 30-300 MHz;

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

Ø Centiméter (SMW) 1-10 cm, 3-30 GHz;

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

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

2. A kommunikációs vonalak irányának megfelelően

- irányította ( különböző vezetékeket használnak):

Ø koaxiális,

Ø rézvezető alapú sodrott érpárok,

Ø optikai szál.

- nem irányított (rádiókapcsolatok);

Ø rálátás;

Ø troposzférikus;

Ø ionoszférikus

Ø tér;

Ø rádiórelé (újraadás deciméteren és rövidebb rádióhullámokon).

3. Elküldött üzenetek típusa:

Ø távíró;

Ø telefon;

Ø adatátvitel;

Ø fax.

4. A jelek típusai:

Ø analóg;

Ø digitális;

Ø impulzus.

5. A moduláció típusa szerint (manipuláció)

- Analóg kommunikációs rendszerekben:

Ø amplitúdó modulációval;

Ø egyoldalsávos modulációval;

Ø frekvencia modulációval.

- A digitális kommunikációs rendszerekben:

Ø amplitúdó-manipulációval;

Ø frekvenciaváltó kulcsolással;

Ø fáziskulcsolással;

Ø relatív fáziseltolásos kulcsozással;

Ø hangbillentyűzéssel (egyetlen elemek manipulálják az alvivő rezgését (hangot), ami után a manipuláció magasabb frekvencián történik).

6. A rádiójelbázis értékével

Ø szélessávú (B>> 1);

Ø keskeny sáv (B "1).

7. Az egyidejűleg továbbított üzenetek száma szerint

Ø egycsatornás;

Ø többcsatornás (frekvencia, idő, csatornák kódfelosztása);

8. Üzenetirány szerint

Ø egyoldalú;

Ø kétoldalú.
9. Üzenetváltás sorrendjében

Ø szimplex kommunikáció- kétirányú rádiókommunikáció, amelyben az egyes rádióállomások adása és vétele egymás után történik;

Ø duplex kommunikáció- az adás és a vétel egyszerre történik (a leghatékonyabb);

Ø félduplex- szimplexre utal, amely biztosítja az automatikus átmenetet az adásról a vételre, és lehetőséget ad a levelező újbóli megkérdezésére.

10. A továbbított információ védelmének módjaival

Ø nyílt kommunikáció;

Ø zárt kommunikáció (titkos).

11. Az információcsere automatizáltsági foka szerint

Ø nem automatizált - a rádióvezérlést és az üzenetküldést a kezelő végzi;

Ø automatizált - csak az információk kézi bevitele;

Ø automatikus - az üzenetküldési folyamat egy automata eszköz és egy számítógép között zajlik, kezelő részvétele nélkül.

3. besorolás (valami megismételhető):

1. Bejelentkezés alapján

telefon

Távíró

tévé

Műsorszórás

2. Az átvitel iránya szerint

Simplex (csak egyirányú átvitel)

Félduplex (átvitel felváltva mindkét irányban)

Duplex (egyidejű átvitel mindkét irányban)

3. A kommunikációs vonal jellege szerint

Mechanikai

hidraulikus

Akusztikus

Elektromos (vezetékes)

Rádió (vezeték nélküli)

Optikai

4. A kommunikációs csatorna be- és kimenetén lévő jelek jellege szerint

Analóg (folyamatos)

Időben diszkrét

Jelszint szerint diszkrét

Digitális (időben és szinten is diszkrét)

5. A kommunikációs vonalonkénti csatornák száma szerint

egycsatornás

Többcsatornás

És itt van még egy rajz:

3. ábra. A kommunikációs vonalak osztályozása.

A kommunikációs csatornák jellemzői (paraméterei).

1. Csatornaátviteli funkció: formában mutatjuk be amplitúdó-frekvencia karakterisztika (AFC)és megmutatja, hogy a kommunikációs csatorna kimenetén lévő szinusz amplitúdója hogyan csökken a bemenetén lévő amplitúdóhoz képest az átvitt jel összes lehetséges frekvenciájánál. A csatorna normalizált frekvenciamenetét a 4. ábra mutatja. A valós csatorna frekvencia-válaszának ismerete lehetővé teszi a kimeneti jel alakjának meghatározását szinte bármilyen bemeneti jel esetén. Ehhez meg kell találni a bemeneti jel spektrumát, az azt alkotó harmonikusok amplitúdóját az amplitúdó-frekvencia karakterisztika szerint konvertálni, majd az átalakított felharmonikusok összeadásával meg kell találni a kimenő jel alakját. Az amplitúdó-frekvencia karakterisztika kísérleti ellenőrzéséhez a csatornát referencia (amplitúdóban egyenlő) szinuszokkal kell tesztelni a nullától a bemeneti jelekben előforduló maximális értékig a teljes frekvenciatartományban. Ezenkívül egy kis lépéssel módosítani kell a bemeneti szinuszok frekvenciáját, ami azt jelenti, hogy a kísérletek számának nagynak kell lennie.

-- a kimenő jel spektrumának aránya a bemenethez
- sávszélesség

4. ábra A csatorna normalizált frekvenciaválasza

2. Sávszélesség: a frekvenciaválasz derivált jellemzője. Olyan folytonos frekvenciatartományról van szó, amelynél a kimenő jel amplitúdójának a bemenethez viszonyított aránya túllép egy bizonyos előre meghatározott határt, vagyis a sávszélesség határozza meg a jel frekvenciatartományát, amelyen ez a jel a kommunikációs csatornán keresztül továbbítódik anélkül, hogy jelentős torzítás. A sávszélességet általában a maximális frekvencia-válasz 0,7-énél mérik. A sávszélesség a legnagyobb mértékben befolyásolja a kommunikációs csatornán keresztüli információátvitel maximális lehetséges sebességét.

3. csillapítás: definíció szerint a jel amplitúdójának vagy teljesítményének relatív csökkenése, amikor egy adott frekvenciájú jelet továbbítanak egy csatornán. Gyakran a csatorna működése során előre ismert az átvitt jel alapfrekvenciája, vagyis az a frekvencia, amelynek harmonikusa a legnagyobb amplitúdójú és teljesítményű. Ezért elegendő ismerni a csillapítást ezen a frekvencián ahhoz, hogy megközelítőleg megbecsülhessük a csatornán továbbított jelek torzítását. Pontosabb becslések akkor lehetségesek, ha az átvitt jel több alapharmonikusának megfelelő több frekvencián ismert a csillapítás.

A csillapítást általában decibelben (dB) mérik, és a következő képlettel számítják ki: , Ahol

Jelerősség a csatorna kimenetén,

Jelerősség a csatorna bemenetén.

A csillapítás mindig egy adott frekvenciára kerül kiszámításra, és a csatorna hosszához kapcsolódik. A gyakorlatban mindig a "fajlagos csillapítás" fogalmát használják, pl. jelcsillapítás egységnyi csatornahosszonként, például 0,1 dB/méter csillapítás.

4. Átviteli sebesség: a csatornán időegységenként átvitt bitek számát jellemzi. Ezt bit per másodpercben mérik - bps, valamint a származtatott egységek: Kbps, Mbps, Gbps. Az átviteli sebesség a csatorna sávszélességétől, a zajszinttől, a kódolás típusától és a modulációtól függ.

5. Csatornazaj immunitás: jelátviteli képességét jellemzi interferencia körülmények között. Az interferencia fel van osztva belföldi(jelképezi a berendezések hőzajja) És külső(változatosak és az átviteli közegtől függ). A csatorna zajtűrése a vett jel feldolgozására szolgáló hardvertől és algoritmikus megoldásoktól függ, amelyek az adó-vevőbe vannak beágyazva. Zaj immunitás csatornán keresztül történő jelzés növelhető rovására kódolás és speciális feldolgozás jel.

6. Dinamikus hatókör : a csatorna által továbbított maximális jelteljesítmény és a minimum arányának logaritmusa.

7. Zajvédelem: ez a zajvédelem, i.e. zajvédelem.

Probléma nélkül frissítjük az iPhone-t Milyen ios-ra frissült az iphone 4

A gyorsítótár ürítése számítógépen vagy laptopon Hol törölheti a gyorsítótárat a számítógépen

Hogyan készítsünk személyes monitort, amelyet csak te láthatsz. Hogyan állítsuk be a képernyőt

Az iPhone zárolási jelszavának visszaállítása, ha elfelejtette