Характеристики линий связи.

К основным характеристикам относят:

1. амплитудно-частотная характеристика.
2. полоса пропускания.
3. затухание.
4. помехоустойчивость.
5. перекрестные наводки линий связи.
6. пропускная способность.
7. достоверность.
8. удельная стоимость.

Любой непрерывный сигнал представляет в виде суммы синусоидальных колебаний различных частот и амплитуд. Каждая составляющая называется гармоникой, а набор гармоник – спектральное разложение сигнала. Обычно непериодические сигналы можно представить в виде интеграла синусоидальных сигналов с непрерывным спектром частот. Искажение передающим каналом синусоиды какой-либо частоты приводит, в конечном счете, к искажению передаваемого сигнала.

Амплитудно-частотная характеристика. Степень искажения синусоидальных сигналов линиями связи оценивается этой характеристикой. Она показывает, как затухает амплитуда синусоиды на выходе по сравнению с амплитудой на входе для всех возможных частот передаваемого сигнала. Вместо амплитуды часто используют параметр мощности сигнала. Знание амплитудно-частотной характеристики позволяет определить форму выходного сигнала практически для любого входного сигнала, но необходимо произвести огромное число экспериментов. Поэтому для простоты используют полосу пропускания и затухание.

Полоса пропускания – это непрерывный диапазон частот, для которого отношение амплитуды выходного к амплитуде входного >= 0,5. обычно считается, что в ней сигнал передается без искажения. Ширина полосы влияет на максимально возможную скорость передачи данных.

Пропускная способность характеризует максимально возможную скорость передачи данных (бит/с). Пропускная способность зависит от её характеристик: амплитудно-частотной, полосы пропускания и затухания.

Выбор способа представления дискретной информации в виде сигналов на линиях связи называется физическим кодированием. От выбора способа кодирования зависит спектр сигналов и пропускная способность линии.

Витая пара 3 категории – 10 Base T – 10 Мбит/с, основа, среда, 10 Base T4 – 33 Мбит/с.

Если сигнал изменяется так, что можно различать только 2 состояния, то любое его изменение будет соответствовать наименьшей единице информации. Если же сигнал может иметь более 2 различимых состояний, то любое его изменение будет нести несколько бит информации. Количество изменений информационного параметра несущего периодического сигнала измеряется в бодах. Время между изменениями называется тактом работы передатчика.

На пропускную способность линии влияет и логическое кодирование – это замена бит исходной информации последовательностью бит, несущей ту же информацию, но обладающую дополнительными свойствами. Скорость линии связи C = F*log₂(1+P_c/P_m) – формула Шеннона. C = 2F*log₂М, М – количество различимого параметра – формула Найквиста.

Помехоустойчивость линии связи – это её способность уменьшать уровень помех, создаваемых во внешней среде на внутренних проводниках. Зависит от типа используемой физической среды, а также экранирующих и подавляющих помехи средств самой линии. Самый плохие линии связи – радиолинии, более помехоустойчивые, чем радио – кабельные, самые хорошие – оптоволокно. Для уменьшения помех, проявляющихся из-за внешних электромагнитных полей, проводники экранируют или скручивают.

Перекрестные наводки на ближнем конце, которые называются NEXT, определяют помехоустойчивость линии связи к внутренним источникам помех.

NEXT = 10*log₂P_вых/Р_{наведенного сигнала}. Чем меньше, тем лучше. Достоверность передачи (BER) определяется вероятностью искажения для каждого бита.

Выбор соответствующей скорости обмена данными. Информация в линии связи с определенными характеристиками, способами синхронизации может искажаться другими факторами. Для повышения надежности передачи данных между компьютерами часто используется стандартный прием – подсчет контрольной суммы. Задача надежного обмена двоичными сигналами в компьютерных сетях решается определенным классом оборудования, например, сетевыми адаптерами или модемами. Это оборудование кодирует и декодирует каждый информационный бит, синхронизирует передачу, проверяет передачу и выполняет некоторые дополнительные функции. Сетевые карты рассчитываются для работы с определенной средой. Цифровой канал имеет перед аналоговым ряд преимуществ:

1. высокая помехоустойчивость, связанная с возможностью регенерации передаваемого сигнала с исправлением ошибки.
2. экономичность, связанная с тем, что для передачи нулей и единиц не требуется высокое качество ретрансляторов и других элементов.
3. появляется возможность уплотнения информации.

Обычно импульсно-кодовая модуляция описывается так:

1. съем значений.
2. оцифровывание.
3. кодирование.

Эта модуляция основана на теории Котельникова-Найквиста. Если аналоговый сигнал отображается на регулярном интервале с частотой не менее чем в 2 раза выше максимальной частоты исходного сигнала, то отображение будет содержать информацию, достаточную для восстановления исходного кода. Принятая в промышленности частота отображений соответствует 8000 отображений в секунду. Этот уровень позволяет реконструировать канал с частотой 4 КГц. Отображения запоминаются и хранятся, а затем транслируются в двоичные образы. Каждое отображение называется сигналом в импульсно-кодовой модуляции. Затем этот сигнал подвергают оцифровыванию, то есть происходит назначение величины каждому сигналу (от 1 до 256), далее идет кодирование отображений в строке двоичных кодов. Для того чтобы правильно восстановить сигнал данные подаются на преобразователь типа «код-аналог» с той же скоростью, с какой выполнялись отображения исходного сигнала. Цифровой сигнал может искажаться рядом способов:

1. получение неадекватных отображений, для этого необходимо более частое снятие отображений.
2. ошибки оцифровывания, нельзя представить амплитуду импульсно-кодового сигнала абсолютно точно, необходимо увеличивать число квантования.

Телефонная сеть.

МТУ – местный телефонный узел.

Коммутируемые и некоммутируемые каналы.

Пользователь телефона имеет возможность получить линию общего пользования или частную линию. Сеть общего пользования строится телекоммуникационными компаниями, связана с государственными предприятиями связи. Обычно создатели корпоративных сетей арендуют линии для частного использования. Частная некоммутируемая линия оказывается чрезвычайно эффективной, когда пользователи не могут допустить задержку в установлении соединения.

Сравнительные характеристики.