خط الاتصال. خطوط الاتصال وسيلة نقل البيانات المادية

معدل الباود(معدل المعلومات أو الإنتاجية ، يتم استخدام كلا المصطلحين باللغة الإنجليزية بالتبادل) هو المعدل الفعلي لتدفق البيانات الذي يمر عبر الشبكة. يمكن أن تكون هذه السرعة أقل من سرعة التحميل المقترحة ، حيث يمكن أن تتعرض البيانات الموجودة على الشبكة للتلف أو الضياع.

قدرة قناة الاتصال (السعة) ، وتسمى أيضًا عرض النطاق الترددي، يمثل أقصى معدل ممكن لنقل البيانات عبر القناة.

خصوصية هذه الخاصية هي أنها لا تعكس فقط معلمات وسيط الإرسال المادي ، ولكن أيضًا ميزات الطريقة المختارة لنقل المعلومات المنفصلة عبر هذه الوسيلة.

على سبيل المثال ، تبلغ سعة قناة الاتصال في Ethernet على الألياف الضوئية 10 ميجابت في الثانية. هذه السرعة هي أسرع ما يمكن لمزيج من تقنية Ethernet والألياف الضوئية. ومع ذلك ، بالنسبة لنفس الألياف الضوئية ، من الممكن تطوير تقنية أخرى لنقل البيانات تختلف في طريقة تشفير البيانات وتردد الساعة والمعلمات الأخرى ، والتي سيكون لها سعة مختلفة. وبالتالي ، توفر تقنية Fast Ethernet نقل البيانات عبر نفس الألياف الضوئية بسرعة قصوى تبلغ 100 ميجابت / ثانية ، وتقنية جيجابت إيثرنت - 1000 ميجابت / ثانية. الارسال جهاز اتصاليجب أن تعمل بسرعة مساوية لعرض النطاق الترددي للقناة. هذه السرعة احيانايسمى معدل البت لجهاز الإرسال.

عرض النطاق- قد يكون هذا المصطلح مضللاً لأنه يستخدم بمعنيين مختلفين.

في البدايه ، بمساعدتها يمكن أن تميز وسيط الإرسال. في هذه الحالة ، فهذا يعني عرض النطاق الترددي للخطالتحويلات بدون أخطاء جوهرية. أصل المصطلح واضح من هذا التعريف.

ثانيا ، يتم استخدام مصطلح "النطاق الترددي" بشكل مترادف مع المصطلح "سعة قناة الاتصال "... في الحالة الأولى ، يقاس عرض النطاق الترددي بالهرتز (هرتز) ، في الحالة الثانية ، بالبتات في الثانية. من الضروري التمييز بين معاني هذا المصطلح حسب السياق ، على الرغم من صعوبة ذلك في بعض الأحيان. بالطبع ، سيكون من الأفضل استخدام مصطلحات مختلفة لخصائص مختلفة ، لكن هناك تقاليد يصعب تغييرها. لقد دخل هذا الاستخدام المزدوج لمصطلح "النطاق الترددي" بالفعل في العديد من المعايير والكتب ، لذلك سوف نتبع النهج المتبع.

يجب أن يؤخذ في الاعتبار أيضًا أن هذا المصطلح بمعناه الثاني أكثر شيوعًا من السعة ، لذلك من المرادفين سنستخدم النطاق الترددي.

ترتبط مجموعة أخرى من خصائص قناة الاتصال بالقدرة على نقل المعلومات عبر القناة إلى أحد الجانبين أو كلاهما.

عندما يتفاعل جهازي كمبيوتر ، عادة ما يكون مطلوبًا نقل المعلومات في كلا الاتجاهين ، من الكمبيوتر A إلى الكمبيوتر B والعكس بالعكس. حتى في الحالة التي يبدو فيها للمستخدم أنه يتلقى المعلومات فقط (على سبيل المثال ، تنزيل ملف موسيقى من الإنترنت) أو ينقل (يرسل البريد الإلكتروني) ، يتم تبادل المعلومات في اتجاهين. يوجد ببساطة تيار رئيسي من البيانات التي تهم المستخدم ، ودفق إضافي للاتجاه المعاكس ، والذي يشكل إيصالات لهذه البيانات.

تنقسم قنوات الاتصال المادي إلى عدة أنواع اعتمادًا على ما إذا كان بإمكانها نقل المعلومات في كلا الاتجاهين أم لا.

قناة مزدوجةيوفر نقلًا متزامنًا للمعلومات في كلا الاتجاهين. يمكن أن تتكون القناة المزدوجة من وسيطين ماديين ، يستخدم كل منهما لنقل المعلومات في اتجاه واحد فقط. يكون المتغير ممكنًا عندما يعمل وسيط واحد للإرسال المتزامن للتيارات المضادة ، وفي هذه الحالة يتم استخدام طرق إضافية لفصل كل تيار من الإشارة الإجمالية.

نصف قناة مزدوجةيوفر أيضًا نقل المعلومات في كلا الاتجاهين ، ولكن ليس في وقت واحد ، ولكن بدوره. أي خلال فترة زمنية معينة ، يتم نقل المعلومات في اتجاه واحد ، وخلال الفترة التالية - في الاتجاه المعاكس.

قناة سيمبلكسيسمح بنقل المعلومات في اتجاه واحد فقط. غالبًا ما يتكون الارتباط المزدوج من ارتباطين منفصلين.

خطوط الاتصال

عند بناء الشبكات ، يتم استخدام خطوط الاتصال حيث يتم استخدام العديد من الوسائط المادية: أسلاك الهاتف والتلغراف المعلقة في الهواء ، الموضوعة تحت الأرض وعلى طول قاع المحيط ، والكابلات النحاسية المحورية والألياف الضوئية ، مما يؤدي إلى تشابك جميع المكاتب الحديثة ، والأزواج النحاسية الملتوية ، جميع موجات الراديو المخترقة

ضع في اعتبارك الخصائص العامة لخطوط الاتصال ، بغض النظر عن طبيعتها المادية ، مثل

عرض النطاق،

الإنتاجية،

مناعة و

موثوقية الإرسال.

عرض الخط الإرسال هو خاصية أساسية لقناة الاتصال ، لأنه يحدد الحد الأقصى لمعدل المعلومات الممكن للقناة ، والذييسمى عرض النطاق الترددي للقناة.

تعبر صيغة نيكويست عن هذا الاعتماد لقناة مثالية ، وصيغة شانون تأخذ في الاعتبار وجود ضوضاء في قناة حقيقية.

تصنيف خطوط الاتصال

عند وصف نظام تقني ينقل المعلومات بين عقد الشبكة ، يمكن العثور على عدة أسماء في الأدبيات:

خط الاتصال

قناة مركبة ،

قناة،

وصلة.

غالبًا ما يتم استخدام هذه المصطلحات بالتبادل ، وفي كثير من الحالات لا يمثل ذلك مشكلة. في الوقت نفسه ، هناك أيضًا خصوصية في استخدامها.

رابط (رابط) عبارة عن مقطع يوفر نقل البيانات بين عقدتين متجاورتين في الشبكة. أي أن الارتباط لا يحتوي على أجهزة تحويل وسيطة مضاعفة.

قناة غالبًا ما يشير إلى جزء النطاق الترددي للارتباط المستخدم بشكل مستقل أثناء التبديل. على سبيل المثال ، يمكن أن يتكون الارتباط في الشبكة الأساسية من 30 قناة ، يبلغ عرض النطاق الترددي لكل منها 64 كيلوبت في الثانية.

دائرة كهربائيةهو المسار بين نقطتي نهاية للشبكة. يتكون الارتباط المقسم من خلال روابط وسيطة منفصلة ووصلات بينية في المحولات. غالبًا ما يتم حذف الصفة "مركب" ويستخدم مصطلح "قناة" للإشارة إلى كل من القناة المركبة والقناة بين العقد المجاورة ، أي داخل الارتباط.

خط الاتصال يمكن استخدامها بشكل مترادف لأي من المصطلحات الثلاثة الأخرى.

لا تكن صارمًا بشأن الخلط بين المصطلحات. هذا ينطبق بشكل خاص على الاختلافات في مصطلحات المهاتفة التقليدية ومنطقة أحدث - شبكات الكمبيوتر. أدت عملية التقارب فقط إلى تفاقم مشكلة المصطلحات ، حيث أصبحت العديد من آليات هذه الشبكات شائعة ، ولكنها احتفظت بأسماء (أحيانًا أكثر) من كل منطقة.

بالإضافة إلى ذلك ، هناك أسباب موضوعية لفهم غامض للمصطلحات. في التين. 8.1 يظهر خيارين لخط الاتصال. في الحالة الأولى (الشكل 8.1 ، أ) ، يتكون الخط من مقطع كبل يبلغ طوله عدة عشرات من الأمتار وهو رابط.

في الحالة الثانية (الشكل 8.1 ، ب) ، يكون خط الاتصال عبارة عن قناة مركبة منتشرة في شبكة بتبديل الدارات. يمكن أن تكون هذه الشبكة شبكة أساسية أو شبكة هاتف.

ومع ذلك ، بالنسبة لشبكة الكمبيوتر ، يعتبر هذا الخط رابطًا ، لأنه يربط عقدتين متجاورتين ، وجميع معدات التحويل الوسيطة شفافة لهذه العقد. إن سبب سوء التفاهم المتبادل على مستوى شروط متخصصي الكمبيوتر والمتخصصين في الشبكات الأولية واضح هنا.

تم إنشاء الشبكات الأولية خصيصًا من أجل تقديم خدمات قنوات نقل البيانات لأجهزة الكمبيوتر و شبكات الهاتف، حول أيهما يقولون في مثل هذه الحالات إنهم يعملون "على رأس" الشبكات الأساسية وأنهم شبكات متراكبة.

خصائص خط الاتصال

أنت وأنا بحاجة إلى فهم مفاهيم مثل: التحلل الطيفي التوافقي (الطيف) للإشارة ،عرض طيف الإشارة ، صيغ فورييه ، تدخل خارجي ، داخليتداخل ، تداخل ، توهين إشارة ، توهين خطي ، نافذة
الشفافية ، مستوى القوة المطلق ، المستوى النسبي
الطاقة ، عتبة حساسية المتلقي ، مقاومة الموجة ،
مناعة الخط ، التوصيل الكهربائي ، التوصيل المغناطيسي ،
الإشارة المستحثة ، الحديث المتبادل القريب ، الحديث المتبادل
التدخل البعيد ، حماية الكابلات ، موثوقية الإرسال
البيانات ، معدل الخطأ في البت ، النطاق الترددي ، النطاق الترددي
القدرة ، المادية ، أو الخطية ، الترميز ، إشارة الناقل ،
تردد الموجة الحاملة ، التعديل ، الساعة ، الباود.

هيا بنا نبدأ.

التحليل الطيفي للإشارات على خطوط الاتصال

يتم إسناد دور مهم في تحديد معلمات خطوط الاتصال إلى التحلل الطيفي للإشارة المرسلة عبر هذا الخط. من المعروف من نظرية التحليل التوافقي أنه يمكن تمثيل أي عملية دورية كمجموع التذبذبات الجيبية للترددات المختلفة والسعات المختلفة (الشكل 8.3).

يُطلق على كل مكون من مكونات الجيب الجيبي أيضًا اسم متناسق ، ومجموعة الكل
يُطلق على مونيك التحلل الطيفي أو الطيف للإشارة الأصلية.

عرض طيف الإشارة هو الفرق بين الترددات القصوى والصغرى لمجموعة أشباه الجيوب التي تضيف ما يصل إلى الإشارة الأصلية.

يمكن تمثيل الإشارات غير الدورية باعتبارها جزءًا لا يتجزأ من الإشارات الجيبية مع طيف مستمر من الترددات. على وجه الخصوص ، فإن التحلل الطيفي للنبضة المثالية (قدرة الوحدة والمدة الصفرية) يحتوي على مكونات طيف التردد بأكمله ، من -oo إلى + oo (الشكل 8.4).

إن تقنية العثور على طيف أي إشارة مصدر معروفة جيدًا. بالنسبة لبعض الإشارات الموصوفة تحليليًا (على سبيل المثال ، بالنسبة لتسلسل نبضات مستطيلة من نفس المدة والسعة) ، يُحسب الطيف بسهولة بناءً علىصيغ فورييه.

للإشارات شكل حرفي الممارسة العملية ، يمكن العثور على الطيف باستخدام أدوات خاصة - محللات الطيف ، والتي تقيس طيف الإشارة الحقيقية وتعرض اتساع المكونات التوافقية على الشاشة ، أو تطبعها على طابعة أو تنقلها للمعالجة والتخزين إلى الحاسوب.

يؤدي تشويه الجيوب الأنفية لأي تردد بواسطة خط الإرسال ، في النهاية ، إلى تشويه اتساع وشكل الإشارة المرسلة من أي نوع. يحدث التشوه عندما لا يتم تشويه الجيوب ذات الترددات المختلفة بشكل متساوٍ.

إذا كانت هذه إشارة تناظرية تنقل الكلام ، فإن جرس الصوت يتغير بسبب تشويه النغمات - الترددات الجانبية. عند إرسال الإشارات النبضية النموذجية لشبكات الكمبيوتر ، يتم تشويه التوافقيات منخفضة التردد وعالية التردد ، ونتيجة لذلك ، تفقد جبهات النبض شكلها المستطيل (الشكل 8.5) ويمكن التعرف على الإشارات بشكل سيئ عند الطرف المستقبل للخط .

الإشارات المرسلة مشوهة بسبب خطوط الاتصال غير الكاملة. يجب أن يكون لوسط الإرسال المثالي الذي لا يتداخل مع الإشارة المرسلة مقاومة وسعة ومحاثة صفرية على الأقل. ومع ذلك ، من الناحية العملية ، فإن الأسلاك النحاسية ، على سبيل المثال ، تمثل دائمًا مزيجًا من المقاومة النشطة والأحمال السعوية والحثية الموزعة على طول الطول (الشكل 8.6). نتيجة لذلك ، تنتقل الجيوب الأنفية ذات الترددات المختلفة بواسطة هذه الخطوط بطرق مختلفة.

بالإضافة إلى تشوهات الإشارة الناتجة عن عدم وجود معلمات فيزيائية مثالية لخط الاتصال ، هناك أيضًا تداخل خارجي يساهم في تشويه شكل الموجة عند خرج الخط. يتم إنشاء هذا التداخل بواسطة محركات كهربائية مختلفة ، أجهزة إلكترونية ، الغلاف الجويالظواهر ، وما إلى ذلك ، على الرغم من التدابير الوقائية التي اتخذها مصممو الكابلات ووجود معدات تضخيم وتبديل ، لا يمكن التعويض بشكل كامل عن تأثير التداخل الخارجي. بالإضافة إلى التداخل الخارجي في الكبل ، يوجد أيضًا تداخل داخلي - ما يسمى تحريض زوج من الموصلات على آخر. نتيجة لذلك ، يمكن للإشارات عند خرج خط الاتصاللها شكل مشوه (كما هو موضح في الشكل 8.5).

التوهين والمقاومة المميزة

يتم تقدير درجة تشويه الإشارات الجيبية بواسطة خطوط الاتصال بخصائص مثل التوهين وعرض النطاق الترددي. يُظهر التوهين مقدار قوة الإشارة الجيبية المرجعية عند خرج خط اتصال تتناقص فيما يتعلق بقوة الإشارة عند إدخال هذا الخط. يُقاس التوهين (أ) عادةً بالديسيبل (ديسيبل) ويُحسب باستخدام الصيغة التالية:

هنا Рout هي قوة الإشارة عند خرج الخط ، Рin هي قوة الإشارة عند إدخال الخط. نظرًا لأن التوهين يعتمد على طول خط الاتصال ، يتم استخدام ما يلي كسمة لخط الاتصال:يسمى التوهين الخطي، أي التوهين على خط اتصال بطول معين. بالنسبة لكبلات LAN ، يكون هذا الطول عادةً 100 متر ، لأن هذه القيمة هي الحد الأقصى لطول الكبل للعديد من تقنيات LAN. بالنسبة لخطوط الاتصال الإقليمية ، يقاس التوهين الخطي لمسافة كيلومتر واحد.

عادةً ما يتميز التوهين بمقاطع سلبية لخط الاتصال ، تتكون من كبلات ومقاطع عرضية ، بدون مكبرات صوت ومُجددات.

نظرًا لأن طاقة إشارة الخرج للكابل بدون مضخمات وسيطة أقل من طاقة إشارة الإدخال ، يكون توهين الكبل دائمًا سالبًا.

تعتمد درجة توهين قوة الإشارة الجيبية على تردد الجيب ، ويستخدم هذا الاعتماد أيضًا لتوصيف خط الاتصال (الشكل 8.7).

في أغلب الأحيان ، عند وصف معلمات خط الاتصال ، يتم إعطاء قيم التوهين لعدد قليل من الترددات. ويرجع ذلك ، من ناحية ، إلى الرغبة في تبسيط القياسات عند فحص جودة الخط. من ناحية أخرى ، من الناحية العملية ، غالبًا ما يُعرف التردد الأساسي للإشارة المرسلة مسبقًا ، أي التردد الذي يتمتع التوافقي به بأعلى سعة وقدرة. لذلك ، يكفي معرفة التوهين عند هذا التردد لتقدير تقريبًا تشوه الإشارات المرسلة عبر الخط.

الانتباه

كما ذكرنا سابقًا ، يكون التوهين دائمًا سالبًا ، ولكن غالبًا ما يتم حذف علامة الطرح ، وينشأ التباس أحيانًا. العبارة التي تفيد بأن جودة خط الاتصال هي الأعلى ، وكلما زاد (مع مراعاة العلامة) كان التوهين صحيحًا تمامًا. إذا تجاهلنا الإشارة ، أي ضع في اعتبارك القيمة المطلقة للتوهين ، فإن التوهين الناتج عن خط جودة أفضل يكون أقل. دعنا نعطي مثالا. بالنسبة للأسلاك الداخلية في المباني ، يتم استخدام كبل زوج مجدول من الفئة 5. يتميز هذا الكبل ، الذي تعمل عليه جميع تقنيات LAN تقريبًا ، بتوهين لا يقل عن -23.6 ديسيبل لتردد 100 ميجاهرتز بطول كابل 100 م.ب له توهين عند تردد 100 ميجاهرتز لا يقل عن -20.6 ديسيبل. حصلنا على ذلك - 20.6> -23.6 ، لكن 20.6< 23,6.

في التين. يوضح 8.8 التوهين النموذجي مقابل التردد للكابلات المزدوجة الملتوية غير المحمية من الفئة 5 و 6.

يحتوي الكبل البصري على قيم توهين أقل (بالقيمة المطلقة) ، وعادة ما تكون في النطاق من -0.2 إلى -3 ديسيبل بطول كابل يبلغ 1000 متر ، مما يعني أنه يتمتع بجودة أفضل من الكبل المزدوج الملتوي. تمتلك جميع الألياف الضوئية تقريبًا اعتمادًا معقدًا على التوهين على طول الموجة ، والذي يحتوي على ثلاثة ما يسمى بنوافذ الشفافية. في التين. يوضح الشكل 8.9 الاعتماد المميز للتوهين للألياف الضوئية. يمكن أن نرى من الشكل أن مجال الاستخدام الفعال للألياف الحديثة يقتصر على أطوال موجية 850 نانومتر و 1300 نانومتر و 1550 نانومتر (35 THz و 23 THz و 19.4 THz ، على التوالي). توفر النافذة التي يبلغ حجمها 1550 نانومتر أقل خسارة ، وبالتالي النطاق الأقصى بقدرة إرسال ثابتة وحساسية مستقبل ثابتة

كخاصية لقوة الإشارة المطلقة والنسبية
مستويات القوة النسبية. يقاس مستوى الطاقة المطلق بـ
الواط ، مستوى القدرة النسبي ، مثل التوهين ، يقاس بالدسم-
بالله. في هذه الحالة ، كقيمة أساسية للقوة ، بالنسبة إلى أي
يتم قياس قوة الإشارة ، يتم أخذ قيمة 1 ميغاواط. هكذا،
يتم حساب مستوى الطاقة النسبي p باستخدام الصيغة التالية:

هنا P هي قوة الإشارة المطلقة بالمللي وات ، و dBm هي وحدة قياس.
مستوى الطاقة النسبي للرينيوم (ديسيبل لكل ميغاواط). نسبيا
قيم الطاقة ملائمة للاستخدام عند حساب ميزانية الطاقة
خطوط الاتصال تلك.

أصبحت البساطة الشديدة في الحساب ممكنة بسبب حقيقة أن
تم استخدام البيانات الأولية القيم النسبية لقوة الإدخال
إشارات وإشارات الخرج. تسمى القيمة y المستخدمة في المثال
عتبة حساسية المستقبل وتمثل الحد الأدنى من القدرة
إشارة عند إدخال جهاز الاستقبال ، حيث يمكنه تحديد الموقع بشكل صحيح
تعرف على المعلومات المنفصلة الواردة في الإشارة. من الواضح أن ل
التشغيل العادي لخط الاتصال ، فمن الضروري أن يكون الحد الأدنى من الطاقة
تجاوزت إشارة المرسل ، حتى أضعفها ضعف خط الاتصال
عتبة حساسية جهاز الاستقبال: x - A> y. التحقق من هذه الحالة هو
هو جوهر حساب ميزانية الطاقة للخط.

معلمة مهمةخط الاتصال النحاسي هو ممانعته المميزة ،
تمثل المقاومة الإجمالية (المعقدة) التي تلتقي
موجة كهرومغناطيسية بتردد معين عند الانتشار على طول واحد
سلسلة متجانسة. تقاس الممانعة المميزة بالأوم وتعتمد على ذلك
معلمات خط الاتصال ، مثل المقاومة النشطة ، الحث الخطي
والقدرة الخطية ، وكذلك على تردد الإشارة نفسها. مقاومة الإخراج
يجب أن يكون المرسل متطابقًا مع الممانعة المميزة للخط ،
خلاف ذلك ، سيكون توهين الإشارة مفرطًا.

المناعة والموثوقية

تحدد مناعة الخط ، كما يوحي الاسم ، قدرة الخط على تحمل تأثيرات الضوضاء الناتجة في البيئة الخارجية أو على الموصلات الداخلية للكابل نفسه. تعتمد مناعة الخط على نوع الوسيط المادي المستخدم ، وكذلك على وسائل الحماية والقمع للخط نفسه. خطوط الراديو هي الأقل مقاومة للتداخل ، وخطوط الكابلات تتمتع بثبات جيد ، وخطوط الألياف الضوئية ، التي لا تتأثر بالإشعاع الكهرومغناطيسي الخارجي ، ممتازة. عادة ، لتقليل التداخل من المجالات الكهرومغناطيسية الخارجية ، تكون الموصلات محمية و / أو ملتوية.

يعتبر الاقتران الكهربائي والمغناطيسي معلمات للكابل النحاسي ناتجة أيضًا عن التداخل. يتم تعريف التوصيل الكهربائي من خلال نسبة التيار المستحث في الدائرة المصابة إلى الجهد الذي يعمل في الدائرة المؤثرة. الاقتران المغناطيسي هو نسبة القوة الدافعة الكهربائية المستحثة في الدائرة المصابة إلى التيار في الدائرة المؤثرة. ينتج عن الاقتران الكهربائي والمغناطيسي إشارات مستحثة (التقاطات) في الدائرة المصابة. هناك العديد من المعلمات المختلفة التي تميز مناعة الكبل من التداخل.

تحدد ميزة Near End Cross Talk (NEXT) ثبات الكبل عندما يكون التداخل ناتجًا عن إشارة تم إنشاؤها بواسطة جهاز إرسال متصل بأحد الأزواج المجاورة على نفس نهاية الكبل مثل الكبل المتصل بالكبل المتأثر. شكل 8.10). الأس NEXT ، معبرًا عنه بالديسيبل ، يساوي 10 lg Pout / Pind> حيث Pout هي طاقة إشارة الخرج ، Pind هي قوة الإشارة المستحثة.

كلما انخفضت قيمة NEXT ، فإن ملف أفضل كابل... على سبيل المثال ، بالنسبة لكبل زوج مجدول من الفئة 5 ، يجب أن يكون NEXT أقل من -27 ديسيبل عند 100 ميجاهرتز.

يسمح لك Far End Cross Talk (FEXT) بتقييم مناعة الكبل من التداخل عند توصيل جهاز الإرسال والاستقبال بأطراف مختلفة من الكبل. من الواضح أن هذا المؤشر يجب أن يكون أفضل من NEXT ، لأن الإشارة تصل إلى الطرف البعيد من الكابل ، وتخفف من ضعف كل زوج.

عادةً ما يتم تطبيق قيم NEXT و FEXT على كبل يتكون من عدة أزواج مجدولة ، لأنه في هذه الحالة يمكن أن يصل التداخل المتبادل بين زوج لآخر إلى قيم مهمة. بالنسبة للكابل المحوري الفردي (الذي يتكون من نواة محمية واحدة) ، فإن هذا المؤشر لا معنى له ، وبالنسبة للكابل المحوري المزدوج ، فإنه لا ينطبق أيضًا بسبب درجة الحماية العالية لكل نواة. الألياف الضوئية أيضًا لا تخلق أي تداخل متبادل ملحوظ.

نظرًا لحقيقة أنه في بعض التقنيات الجديدة يتم نقل البيانات في وقت واحد عبر عدة أزواج ملتوية ، فقد بدأ أيضًا استخدام مؤشرات الحديث المتبادل مع بادئة PS (PowerSUM - الالتقاط المشترك) ، مثل PS NEXT و PS FEXT. تعكس هذه المؤشرات مقاومة الكبل للقوة الإجمالية للتداخل في أحد أزواج الكبلات من جميع أزواج الإرسال الأخرى (الشكل 8.11).

مؤشر آخر مهم عمليًا هو حماية الكبل (نسبة التوهين / التداخل ، ACR). يتم تعريف الأمن على أنه الفرق بين الإشارة المطلوبة ومستويات التداخل. كلما زادت قيمة حماية الكبل ، زادت ، وفقًا لصيغة شانون ، واحتمالية أن تكون أعلى

السرعة يمكن أن تنقل البيانات ولكن هذا الكابل. في التين. يوضح 8.12 خاصية نموذجية لاعتماد مناعة كبل زوج مجدول غير محمي على تردد الإشارة.

تميز دقة إرسال البيانات احتمالية تشويه كل بتة بيانات مرسلة. يشار إلى هذا أحيانًا باسم معدل الخطأ في البت (BER). قيمة معدل الخطأ في البتات (BER) لخطوط الاتصال بدون وسائل حماية إضافية ضد الأخطاء (على سبيل المثال ، أكواد أو بروتوكولات التصحيح الذاتي مع إعادة إرسال الإطارات المشوهة) هي ، كقاعدة عامة ، 10-4-10-6 ، في خطوط اتصال الألياف الضوئية - 10 ~ 9. تشير قيمة موثوقية إرسال البيانات ، على سبيل المثال 10-4 ، إلى أنه ، في المتوسط ​​، من أصل 10000 بت ، تكون قيمة بتة واحدة مشوهة.

في كثير من الأحيان ، تعتبر ترددات القطع هي الترددات التي يتم عندها خفض قدرة إشارة الخرج إلى النصف بالنسبة لإشارة الدخل ، والتي تتوافق مع توهين قدره -3 ديسيبل. كما سنرى لاحقًا ، فإن النطاق الترددي له التأثير الأكبر على أقصى معدل ممكن لنقل البيانات عبر خط الاتصال. يعتمد عرض النطاق الترددي على نوع الخط وطوله. في التين. يوضح 8.13 عرض النطاق الترددي لخطوط الاتصال أنواع مختلفة، بالإضافة إلى نطاقات التردد الأكثر استخدامًا في تكنولوجيا الاتصالات

على سبيل المثال ، نظرًا لأن بروتوكول الطبقة المادية يتم تعريفه دائمًا للخطوط الرقمية ، والذي يحدد معدل البت لنقل البيانات ، فإن عرض النطاق الترددي لها معروف دائمًا - 64 كيلوبت / ثانية ، 2 ميجابت / ثانية ، إلخ.

في تلك الحالات ، عندما يكون من الضروري فقط اختيار أي من البروتوكولات العديدة الموجودة لاستخدامها على خط معين ، فإن الخصائص المتبقية للخط ، مثل عرض النطاق الترددي ، والتداخل ، والحصانة من الضوضاء ، وما إلى ذلك ، مهمة جدًا.

يتم قياس الإنتاجية ، مثل معدل البيانات ، بالبت في الثانية (bps) ، وكذلك بالوحدات المشتقة مثل كيلو بت في الثانية (Kbps) ، إلخ.

معدل نقل خطوط الاتصال ومعدات شبكة الاتصالات هو
يتم قياسه بالبتات في الثانية ، وليس البايت في الثانية. هذا بسبب الحقيقة بأنيتم نقل البيانات في الشبكات بالتتابع ، أي شيئًا فشيئًا ، وليس بالتوازي ، بايت ، كما يحدث بين الأجهزة داخل الكمبيوتر. وحدات القياس هذه ،بالكيلوبت أو الميجابت أو الجيجابت في تقنيات الشبكةتتوافق بدقة مع قوى 10(أي أن الكيلو بايت هو 1000 بت ، والميغابت هو 1000000 بت) ، كما هو معتاد في جميع
من فروع العلم والتكنولوجيا ، وليس قوى اثنين قريبة من هذين الرقمين كما هو متعارف عليهفي البرمجة ، حيث البادئة "kilo" تساوي 210 = 1024 ، و "ميجا" تساوي 220 = 1،048،576.

لا تعتمد سرعة خط الاتصال فقط على خصائصه ، مثل
كل من التوهين وعرض النطاق ، ولكن أيضًا من طيف الإشارات المرسلة.
إذا كانت التوافقيات إشارة كبيرة (أي تلك التوافقيات التي اتساعها
تقديم المساهمة الرئيسية للإشارة الناتجة) تقع في نطاق المرور
خط ، ثم سيتم نقل هذه الإشارة بشكل جيد عن طريق خط الاتصال هذا ،
وسيتمكن المتلقي من التعرف بشكل صحيح على المعلومات المرسلة من قبل
المرسل (الشكل 8.14 ، أ). إذا كانت التوافقيات كبيرة تتجاوز
عرض النطاق الترددي لخط الاتصال ، سوف تتشوه الإشارة بشكل كبير
سيرتكب Xia والمتلقي خطأ عند التعرف على المعلومات (الشكل 8.14 ، ب).

بت والباود

اختيار طريقة تقديم المعلومات المنفصلة في شكل إشارات ،
يُطلق على خط الاتصال اسم الترميز المادي أو الخطي.

يعتمد طيف الإشارات على طريقة التشفير المختارة ، وبالتالي ،
قدرة الخط.

وبالتالي ، بالنسبة لطريقة تشفير واحدة ، يمكن أن يكون للخط طريقة واحدة
الإنتاجية ، ومن أجل آخر - آخر. على سبيل المثال ، كبل زوج مجدول
يمكن لـ Rii 3 نقل البيانات بنطاق ترددي يبلغ 10 ميجابت في الثانية بامتداد
تشفير sobe للطبقة المادية القياسية 10ВаБе-Т و 33 Mbit / s بطريقة
معيار الترميز sobe 100Ваse-Т4.

وفقًا للافتراض الرئيسي لنظرية المعلومات ، فإن أي تغيير لا يمكن التنبؤ به في الإشارة المستقبلة يحمل معلومات. ومن ثم يتبع ذلكالجيب الجيبي ، حيث تظل السعة والطور والتردد دون تغيير ، والمعلومات ليست كذلكيحمل ، لأن التغيير في الإشارة ، على الرغم من حدوثه ، يمكن التنبؤ به تمامًا. وبالمثل ، فإن النبضات الموجودة في ناقل ساعة الكمبيوتر لا تحمل معلومات ،لأن تغييراتهم ثابتة أيضًا بمرور الوقت. لكن الدوافع على ناقل البيانات لا يمكن التنبؤ بها مسبقًا ، وهذا يجعلها معلوماتية ، وتحمل المعلومات
بين الكتل الفردية أو أجهزة الكمبيوتر.

في معظم طرق التشفير ، يتم استخدام تغيير في أي معلمة للإشارة الدورية - التردد والسعة والمرحلة للجيوب الأنفية ، أو علامة احتمال سلسلة من النبضات. تسمى الإشارة الدورية ، التي تخضع معلماتها للتغييرات ، إشارة الناقل ، ويطلق على ترددها ، إذا كانت الإشارة جيبية ، تردد الموجة الحاملة. تسمى عملية تغيير معلمات إشارة الموجة الحاملة وفقًا للمعلومات المرسلة بالتشكيل.

إذا تغيرت الإشارة بحيث يمكن تمييز حالتين فقط من حالاتها ، فإن أي تغيير فيها سيتوافق مع أصغر وحدة معلومات - قليلاً. إذا كان بالإمكان أن تحتوي الإشارة على أكثر من حالتين يمكن تمييزهما ، فإن أي تغيير فيها سيحمل عدة أجزاء من المعلومات.

يتم توقيت إرسال المعلومات المنفصلة في شبكات الاتصالات ، أي تتغير الإشارة في فترة زمنية محددة ، تسمى دورة. يعتبر متلقي المعلومات أنه في بداية كل دورة ، تصل المعلومات الجديدة إلى مدخلاتها. في هذه الحالة ، بغض النظر عما إذا كانت الإشارة تكرر حالة الدورة السابقة أو إذا كانت بحالة مختلفة عن الحالة السابقة ، فإن جهاز الاستقبال يتلقى معلومات جديدة من المرسل. على سبيل المثال ، إذا كانت دورة الساعة 0.3 ثانية ، وكانت الإشارة تحتوي على حالتين وتم تشفير 1 بإمكانية 5 فولت ، فإن وجود إشارة 5 فولت عند دخل جهاز الاستقبال لمدة 3 ثوانٍ يعني تلقي المعلومات التي يمثلها الرقم الثنائي 1111111111.

يتم قياس عدد التغييرات في معلمة المعلومات للإشارة الدورية للناقل في الثانية بالباود. يساوي الباود تغييرًا واحدًا في معلمة المعلومات في الثانية. على سبيل المثال ، إذا كانت دورة نقل المعلومات 0.1 ثانية ، فإن الإشارة تتغير بمعدل 10 باود. وبالتالي ، يتم تحديد معدل البث بالباود بالكامل حسب حجم الدورة.

يتم قياس معدل المعلومات بالبتات في الثانية وهو بشكل عام ليس هو نفسه معدل البث بالباود. يمكن أن تكون إما أعلى أو أقل من السرعة

التغييرات في معلمة المعلومات المقاسة بالباود. تعتمد هذه العلاقة على عدد حالات الإشارة. على سبيل المثال ، إذا كانت الإشارة تحتوي على أكثر من حالتين يمكن تمييزهما ، فعندئذ مع دورات ساعة متساوية وطريقة التشفير المقابلة ، يمكن أن يكون معدل المعلومات بالبتات في الثانية أعلى من معدل تغيير إشارة المعلومات في الباود.

دع معلمات المعلومات هي المرحلة وسعة الجيب ، وهناك 4 حالات طور عند 0 و 90 و 180 و 270 درجة وقيمتين لسعة الإشارة ، ثم يمكن أن تحتوي إشارة المعلومات على 8 حالات يمكن تمييزها. هذا يعني أن أي حالة من هذه الإشارة تحمل المعلومات في 3 بتات. في هذه الحالة ، يقوم المودم الذي يعمل بسرعة 2400 باود (تغيير إشارة المعلومات 2400 مرة في الثانية) بنقل المعلومات بسرعة 7200 بت في الثانية ، لأنه مع تغيير واحد في الإشارة ، يتم إرسال 3 بتات من المعلومات.

إذا كانت الإشارة تحتوي على حالتين (أي أنها تنقل المعلومات في 1 بت) ، فعادةً ما يتزامن معدل المعلومات مع عدد الباود. ومع ذلك ، يمكن أيضًا ملاحظة الصورة المعاكسة ، عندما يكون معدل المعلومات أقل من معدل تغيير إشارة المعلومات في الباود. يحدث هذا عندما يتم تشفير كل بت في التسلسل مع عدة تغييرات في معلمة المعلومات لإشارة الموجة الحاملة ، من أجل التعرف الموثوق على معلومات المستخدم من قبل المستقبل. على سبيل المثال ، عندما يتم تشفير قيمة بت واحد بنبضة موجبة وقيمة بت صفرية مع نبضة قطبية سالبة ، فإن الإشارة المادية تغير حالتها مرتين مع إرسال كل بت. باستخدام هذا التشفير ، يكون معدل الخط بالبتات في الثانية هو نصف معدل الباود.

كلما زاد تردد الإشارة الدورية للموجة الحاملة ، يمكن أن يكون تردد التشكيل أعلى ويمكن أن يكون عرض النطاق الترددي لخط الاتصال أعلى.

ومع ذلك ، من ناحية أخرى ، مع زيادة تردد إشارة الموجة الحاملة الدورية ، يزداد عرض طيف هذه الإشارة أيضًا.

ينقل الخط هذا الطيف من أشباه الجيوب مع تلك التشوهات التي يتم تحديدها من خلال عرض النطاق الترددي الخاص به. كلما زاد التباين بين عرض النطاق الترددي للخط وعرض النطاق الترددي لإشارات المعلومات المرسلة ، زاد تشوه الإشارات وزادت الأخطاء المحتملة في التعرف على المعلومات من جانب الجانب المستقبل ، مما يعني أن السرعة المحتملة لنقل المعلومات تتحول ليكون أقل.

عرض النطاق الترددي نسبة عرض النطاق الترددي

العلاقة بين عرض النطاق الترددي لخط ما وعرض النطاق الترددي الخاص به ، بغض النظر عن الطريقة المعتمدة للتشفير المادي ، أنشأها كلود شانون:

C = F السجل 2 (1 + Pc / Psh) -

هنا C هو عرض النطاق الترددي للخط بالبتات في الثانية ، و F هو عرض النطاق الترددي للخط بالهرتز ، و Pc هي قوة الإشارة ، و Psh هي قوة الضوضاء.

ويترتب على هذه العلاقة أنه لا يوجد حد نظري لعرض النطاق الترددي لخط نطاق ترددي ثابت. ومع ذلك ، في الممارسة العملية ، هناك مثل هذا الحد. في الواقع ، من الممكن زيادة سعة الخط عن طريق زيادة قدرة المرسل أو تقليل قوة الضوضاء (التداخل) في خط الاتصال. كلا المكونين صعب التغيير. تؤدي زيادة قدرة المرسل إلى زيادة كبيرة في حجمه وتكلفته. الحد من مستوى الضوضاء يتطلب استخدام كابلات خاصة جيدة شاشات واقية، وهو مكلف للغاية ، وكذلك تقليل الضوضاء في جهاز الإرسال والمعدات الوسيطة ، وهو أمر ليس من السهل تحقيقه. بالإضافة إلى ذلك ، فإن تأثير قوة الإشارة المفيدة والضوضاء على الإنتاجية محدود بالاعتماد اللوغاريتمي ، الذي لا ينمو بسرعة مثل تلك النسبية المباشرة. لذلك ، مع نسبة قدرة الإشارة إلى الضوضاء الأولية النموذجية إلى حد ما ، فإن زيادة قدرة المرسل بمقدار 100 ضعف ستؤدي فقط إلى زيادة إنتاجية الخط بنسبة 15٪.

قريبة بشكل أساسي من صيغة شانون هي نسبة أخرى حصل عليها نيكويست ، والتي تحدد أيضًا أقصى عرض نطاق ممكن لخط اتصال ، ولكن دون مراعاة الضوضاء في الخط:

ج = 2Flog2 م.

هنا M هو عدد الحالات التي يمكن تمييزها لمعلمة المعلومات.

إذا كان للإشارة حالتان يمكن تمييزهما ، فإن عرض النطاق الترددي يساوي ضعف عرض النطاق الترددي لخط الاتصال (الشكل 8.15 ، أ). إذا كان جهاز الإرسال يستخدم أكثر من حالتين من حالات الإشارة المستقرة لتشفير البيانات ، فإن سعة الخط تزداد ، لأنه في دورة واحدة من التشغيل ، يرسل المرسل عدة بتات من البيانات الأصلية ، على سبيل المثال ، 2 بت في وجود أربع حالات إشارة يمكن تمييزها ( الشكل 8.15 ، ب).

على الرغم من أن صيغة Nyquist لا تأخذ في الاعتبار صراحة وجود الضوضاء ، بشكل غير مباشر
ينعكس تأثيرها في اختيار عدد حالات إشارة المعلومات
نالا. يجب زيادة عدد الحالات لزيادة إنتاجية خط الاتصال ، ولكن في الممارسة العملية يتم منع ذلك من خلال الضوضاء على الخط. على سبيل المثال ، عرض النطاق الترددي للخط الذي تظهر إشاراته في الشكل. يمكن مضاعفة 8.15 ، ب ، باستخدام ليس 4 مستويات ، ولكن باستخدام 16 مستوى لتشفير البيانات. ومع ذلك ، إذا تجاوز اتساع الضوضاء من وقت لآخر الفرق بين المستويات المجاورة ، فلن يتمكن المستقبل من التعرف على البيانات المرسلة بشكل ثابت. لذلك ، فإن عدد حالات الإشارة الممكنة مقيد فعليًا بنسبة قوة الإشارة إلى الضوضاء ، وتحدد صيغة Nyquist الحد الأقصى لمعدل نقل البيانات في الحالة التي يكون فيها عدد الحالات محددًا بالفعل مع مراعاة قدرات التعرف المستقر بواسطة المتلقي.

زوج ملتوي محمي وغير محمي

الزوج الملتوي يسمى زوج من الأسلاك الملتوية. هذا النوع من وسائط نقل البيانات شائع جدًا ويشكل الأساس لعدد كبير من الكابلات الداخلية والخارجية. يمكن أن يتكون الكبل من عدة أزواج مجدولة (تحتوي الكابلات الخارجية أحيانًا على عشرات من هذه الأزواج).

يقلل التواء الأسلاك من تأثير التداخل الخارجي والمتبادل على الإشارات المطلوبة المرسلة عبر الكابل.

يتم عرض الميزات الرئيسية لتصميم الكبل بشكل تخطيطي في الشكل. 8.16.

كبلات الزوج الملتويةمتماثل ، أي أنها تتكون من موصلين متطابقين هيكليًا. يمكن أن يكون كبل الزوج المتوازن إمامحمية و غير محمي.

من الضروري التمييز بين الكهرباء عزل النوى الموصلة ، والتي تتوفر في أي كابل ، منالكهرومغناطيسيعزل. الأول يتكون من طبقة عازلة غير موصلة - ورق أو بوليمر ، مثل البولي فينيل كلوريد أو البوليسترين. في الحالة الثانية ، بالإضافة إلى العزل الكهربائي ، يتم أيضًا وضع النوى الموصلة داخل درع كهرومغناطيسي ، والذي يستخدم غالبًا كضفيرة نحاسية موصلة.

على أساس الكابلزوج ملتوي غير محمي ،تستخدم للأسلاك

داخل المبنى ، مقسمة حسب المعايير الدولية إلىالفئات (من 1 إلى 7).

كبلات الفئة 1 تنطبق حيث متطلبات السرعة
هي الحد الأدنى. عادة ما يكون هذا كبل لنقل الصوت الرقمي والتناظري.
وسرعة منخفضة (تصل إلى 20 كيلوبت في الثانية) لنقل البيانات. حتى عام 1983 ، كان كذلك
نوع جديد من الكابلات لأسلاك الهاتف.

كابلات الفئة 2 تم استخدامها لأول مرة من قبل شركة IBM لبناء
نظام الكابلات الخاصة. الشرط الرئيسي للكابلات من هذه الفئة هو
Rii - القدرة على إرسال الإشارات بطيف يصل إلى 1 ميجاهرتز.

كابلات الفئة 3 تم توحيدها في عام 1991. معيار EIA-568
حدد الخصائص الكهربائية للكابلات للترددات في النطاق حتى
16 ميغا هيرتز. كبلات الفئة 3 مصممة لكل من نقل البيانات و
ولإرسال الصوت ، تشكل الآن الأساس للعديد من أنظمة الكابلات
البنايات.

كابلات الفئة 4 تمثل نسخة محسنة قليلاً من
البيض من الفئة 3. مطلوب كابلات من الفئة 4 لتحمل الاختبارات لمدة ساعة.
لإرسال إشارة 20 ميغا هرتز وتوفير مناعة ضد الضوضاء
سرعة عالية وخسارة إشارة منخفضة. من الناحية العملية ، نادرًا ما يتم استخدامها.

كابلات الفئة 5 تم تصميمها خصيصًا لدعم عالية
بروتوكولات عالية السرعة. يتم تحديد خصائصها في النطاق حتى
100 ميغا هيرتز. غالبية تقنيات عالية السرعة(FDDI ، إيثرنت سريع ،
ATM و Gigabit Ethernet) على استخدام الكابلات المزدوجة الملتوية
5. حل كابل الفئة 5 محل كابل الفئة 3 ، واليوم
كل جديد أنظمة الكابلاتالمبانى الكبيرة مبنية على هذا النوع
كابل (مدمج مع الألياف البصرية).

الكابلات تأخذ مكانة خاصةالفئات 6 و 7 ، التي بدأت الصناعة في إنتاجها مؤخرًا نسبيًا. بالنسبة لكبل الفئة 6 ، تم تحديد المواصفات حتى 250 ميجاهرتز وكابلات الفئة 7 حتى 600 ميجاهرتز. يجب حماية كبلات الفئة 7 ، كل زوج والكابل بأكمله ككل. يمكن أن يكون كبل الفئة 6 إما محميًا أو غير محمي. الغرض الرئيسي من هذه الكابلات هو دعم البروتوكولات عالية السرعة على أطوال الكابلات الأطول من كابل UTP من الفئة 5.

تتوفر جميع كبلات UTP ، بغض النظر عن فئتها ، في تصميم مكون من 4 أزواج. كل من أزواج الكابلات الأربعة له لون ودرجة محددة. عادةً ما يكون هناك زوجان لنقل البيانات واثنان لنقل الصوت.

كابل الألياف البصرية

كابل الألياف البصريةيتكون من ألياف زجاجية رفيعة (5-60 ميكرون) (ألياف بصرية) تنتشر من خلالها الإشارات الضوئية. هذا هو أعلى أنواع الكابلات جودة - فهو يوفر نقل البيانات بسرعة عالية جدًا (تصل إلى 10 جيجابت / ثانية وأعلى) ، علاوة على ذلك ، فهو أفضل من الأنواع الأخرى من وسائط النقل ، فهو يوفر حماية البيانات من التداخل الخارجي (بسبب طبيعة انتشار الضوء ، فهذه الإشارات محمية بسهولة).

يتكون كل دليل ضوء من موصل ضوئي مركزي (قلب) - ألياف زجاجية ، وكسوة زجاجية ذات معامل انكسار أقل من اللب. تنتشر أشعة الضوء على طول القلب ، ولا تتجاوز حدودها ، حيث تنعكس من طبقة تغطية الغلاف. اعتمادًا على توزيع معامل الانكسار وحجم قطر النواة ، هناك:

الألياف متعددة الأوضاع مع تغيير تدريجي في معامل الانكسار (الشكل 8.17 ،أ)\

الألياف متعددة الأوضاع مع تغيير سلس في معامل الانكسار (الشكل 8.17 ، ب) \

الألياف أحادية الوضع (الشكل 8.17 ،الخامس).

يصف مصطلح "الوضع" طريقة انتشار أشعة الضوء في قلب الكابل.

في كابل وضع واحد(الألياف أحادية الوضع ، SMF) تستخدم موصلًا مركزيًا بقطر صغير جدًا ، يتناسب مع الطول الموجي للضوء - من 5 إلى 10 ميكرون. في هذه الحالة ، تنتشر جميع الأشعة الضوئية عمليًا على طول المحور البصري للألياف دون أن تنعكس من الموصل الخارجي. انتهى التصنيع

الخامس كبلات متعددة الأوضاع(الألياف متعددة الأوضاع ، MMF) تستخدم نوى داخلية أوسع يسهل تصنيعها. في الكابلات متعددة الأوضاع ، توجد أشعة ضوئية متعددة في نفس الوقت في الموصل الداخلي ، وترتد من الموصل الخارجي بزوايا مختلفة. زاوية انعكاس الشعاع تسمىموضه شعاع. في الكابلات متعددة الأنماط مع تغيير تدريجي في معامل الانكسار ، يكون وضع انعكاس الأشعة معقدًا. يؤدي التداخل الناتج إلى تدهور جودة الإشارة المرسلة ، مما يؤدي إلى تشويه النبضات المرسلة في الألياف الضوئية متعددة الأوضاع. لهذا السبب تحديدالكابلات متعددة الأوضاع أسوأ من الكابلات أحادية الوضع.

نتيجة لذلك ، تُستخدم الكابلات متعددة الأوضاع بشكل أساسي لنقل البيانات بسرعات لا تزيد عن 1 جيجابت / ثانية عبر مسافات قصيرة (تصل إلى 300-2000 م) ، ويتم استخدام الكابلات أحادية الوضع لنقل البيانات بسرعات عالية جدًا تبلغ عدة عشرات من الجيجابت في الثانية (وعند استخدام تقنية DWDM - حتى عدة تيرابت في الثانية) على مسافات تصل إلى عدة عشرات وحتى مئات الكيلومترات (اتصالات بعيدة المدى).

تستخدم المصادر التالية كمصادر ضوئية في كابلات الألياف الضوئية:

المصابيح ، أو الثنائيات الباعثة للضوء (الصمام الثنائي الباعث للضوء ، LED) ؛

ليزر أشباه الموصلات ، أو ثنائيات الليزر.

بالنسبة للكابلات أحادية الوضع ، يتم استخدام ثنائيات الليزر فقط ، نظرًا لأنه مع مثل هذا القطر الصغير للألياف الضوئية ، لا يمكن توجيه تدفق الضوء الناتج عن LED إلى الألياف دون خسائر كبيرة - فلديها نمط إشعاع عريض للغاية ، بينما الصمام الثنائي بالليزر ضيق. تستخدم بواعث LED الأرخص ثمناً للكابلات متعددة الأوضاع.

تكلفة كابلات الألياف الضوئية ليست أعلى بكثير من تكلفة الكابلات المزدوجة المجدولة ، لكن أعمال التركيب باستخدام الألياف الضوئية أغلى بكثير بسبب صعوبة العمليات والتكلفة العالية لمعدات التثبيت المستخدمة.

الاستنتاجات

اعتمادًا على نوع المعدات الوسيطة ، يتم تقسيم جميع خطوط الاتصال إلى تناظرية ورقمية. في الخطوط التناظرية ، تم تصميم المعدات الوسيطة لتضخيم الإشارات التناظرية. تستخدم الخطوط التناظرية مضاعفة التردد.

في خطوط الاتصال الرقمية ، يكون للإشارات المرسلة عدد محدود من الحالات. في مثل هذه الخطوط ، يتم استخدام معدات وسيطة خاصة - مُجددات ، تعمل على تحسين شكل النبضات وتضمن إعادة تزامنها ، أي استعادة فترة تكرارها. تعمل المعدات الوسيطة لتعدد إرسال وتبديل الشبكات الأولية على مبدأ تعدد إرسال القنوات الزمني ، عندما يتم تخصيص جزء معين من الوقت (الفاصل الزمني ، أو الكم) لقناة عالية السرعة لكل قناة منخفضة السرعة.

عرض النطاق الترددي يحدد مدى الترددات التي ترسلها الوصلة بتوهين مقبول.

يعتمد معدل نقل خط الاتصال على معلماته الداخلية ، على وجه الخصوص - عرض النطاق الترددي ، والمعلمات الخارجية - مستوى التداخل ودرجة توهين التداخل ، فضلاً عن الطريقة المعتمدة لتشفير البيانات المنفصلة.

تحدد صيغة شانون أقصى عرض نطاق ممكن لخط اتصال بقيم ثابتة لعرض نطاق الخط ونسبة قدرة الإشارة إلى الضوضاء.

تعبر صيغة Nyquist عن أقصى عرض نطاق ممكن لخط اتصال من حيث عرض النطاق وعدد حالات إشارة المعلومات.

تنقسم الكابلات المزدوجة الملتوية إلى كبلات غير محمية (UTP) وكابلات محمية (STP). تعتبر كبلات UTP أسهل في التصنيع والتركيب ، لكن كبلات STP توفر مستوى أعلى من الأمان.

تتمتع كابلات الألياف الضوئية بخصائص كهرومغناطيسية وميكانيكية ممتازة ، ومن عيوبها التعقيد والتكلفة العالية لأعمال التركيب.

1. كيف يختلف الارتباط عن قناة الاتصال المركبة؟
   1. هل يمكن أن تتكون القناة المركبة من روابط؟ والعكس صحيح؟
   2. هل يمكن للقناة الرقمية أن تحمل بيانات تمثيلية؟
   3. ما هو نوع خصائص خط الاتصال: مستوى الضوضاء وعرض النطاق والسعة الخطية؟
   4. ما هي التدابير التي يمكن اتخاذها لزيادة سرعة المعلومات للرابط:

يا تقليل طول الكابل ؛

اختر كابلًا بمقاومة أقل ؛

اختر كابلًا بنطاق ترددي أوسع ؛

قم بتطبيق طريقة تشفير ذات طيف أضيق.

1. لماذا لا يمكن دائمًا زيادة سعة القناة عن طريق زيادة عدد حالات إشارة المعلومات؟
   1. ما هي الآلية المستخدمة لمنع التداخل في الكابلات UTP؟
   2. الكبل الذي ينقل إشارات ذات جودة أعلى - بقيمة معلمة أعلىالتالي أو أقل؟
   3. ما هو عرض الطيف لنبضة مثالية؟
   4. قم بتسمية أنواع الكابلات الضوئية.
   5. ماذا يحدث إذا تم استبدال كابل على شبكة عاملة UTP مع كابل STP؟ خيارات الإجابة:

ستنخفض نسبة الإطارات المشوهة في الشبكة ، حيث سيتم قمع التداخل الخارجي بشكل أكثر كفاءة ؛

أوه لن يتغير شيء.

ستزداد نسبة الإطارات المشوهة في الشبكة ، نظرًا لأن مقاومة خرج أجهزة الإرسال لا تتطابق مع مقاومة الكبل.

1. لماذا يعتبر استخدام كابل الألياف الضوئية في نظام فرعي أفقي مشكلة؟
   1. الكميات المعروفة هي:

الحد الأدنى من قوة جهاز الإرسالف خارج (ديسيبل) ؛

O توهين اللحاق بالكابل A (ديسيبل / كم) ؛

عتبة حساسية جهاز الاستقبالف في (ديسيبل).

مطلوب إيجاد أقصى طول ممكن لخط الاتصال الذي يتم إرسال الإشارات فيه بشكل طبيعي.

1. ما هو الحد النظري لمعدل البيانات بالبتات في الثانية على عرض نطاق ارتباط 20 kHz إذا كانت قدرة المرسل 0.01 mW وقوة الضوضاء على الوصلة 0.0001 mW؟
   1. حدد عرض النطاق الترددي لخط اتصال مزدوج لكل اتجاه إذا كنت تعلم أن عرض النطاق الترددي الخاص به هو 600 كيلو هرتز ، وأن طريقة التشفير تستخدم 10 حالات إشارة.
   2. احسب تأخير انتشار الإشارة وتأخير إرسال البيانات في حالة إرسال حزمة 128 بايت (ضع في الاعتبار سرعة انتشار الإشارة التي تساوي سرعة الضوء في فراغ 300000 كم / ثانية):

О على كبل زوج مجدول بطول 100 متر بسرعة إرسال 100 ميجابت / ثانية ؛

О عبر كبل متحد المحور بطول 2 كم وبسرعة نقل 10 ميجابت في الثانية ؛

O عبر قناة فضائية بطول 72000 كم بمعدل إرسال 128 كيلوبت في الثانية.

1. احسب سرعة خط الاتصال إذا كنت تعلم أن تردد الساعة لجهاز الإرسال هو 125 ميغا هرتز ، وأن للإشارة 5 حالات.
   1. جهاز استقبال وجهاز إرسال محول الشبكةمتصلة بأزواج الكابلات المجاورة UTP. ما هي قوة التداخل الذي تم إجراؤه عند دخل جهاز الاستقبال ، إذا كانت قوة المرسل 30 ديسيبل ميلي وات ، والمؤشرالتالي الكابل هو -20 ديسيبل؟
   2. دع المودم ينقل البيانات في وضع الازدواج الكامل بسرعة 33.6 كيلوبت في الثانية. كم عدد الحالات التي تحتويها إشارته إذا كان عرض النطاق الترددي لخط الاتصال هو 3.43 كيلو هرتز؟

الصفحة 20

في جهاز الاستقبال ، يتم تحويل الإشارات الثانوية مرة أخرى إلى إشارات رسائل في شكل معلومات صوتية أو ضوئية أو نصية.

علم أصول الكلمات

كلمة "اتصالات" تأتي من خط العرض الجديد. كهربائيواليونانية الأخرى. ἤλεκτρον (كهربائي ، معدن لامع ؛ كهرماني) والفعل "متماسكة". المرادف هو كلمة "اتصالات" (من الاتصال بالفرنسية) ، وتستخدم في البلدان الناطقة باللغة الإنجليزية. كلمة اتصالات، بدوره ، يأتي من اليونانية عن بعد(τηλε-) - "بعيد" ومن خط العرض. التواصل - الرسالة ، الإرسال (من التواصل اللاتيني - أجعلها عامة) ، أي أن معنى هذه الكلمة يشمل أيضًا الأنواع غير الكهربائية لنقل المعلومات (باستخدام التلغراف البصري ، والأصوات ، والنار على أبراج المراقبة ، والبريد).

تصنيف الاتصالات

الاتصالات السلكية واللاسلكية هي موضوع دراسة نظرية الانضباط العلمي للاتصالات الكهربائية.

حسب نوع نقل المعلومات ، الكل الأنظمة الحديثةتصنف الاتصالات السلكية واللاسلكية تقليديًا إلى تلك المخصصة لنقل الصوت والفيديو والنص.

اعتمادًا على الغرض من الرسائل ، يمكن أن تكون أنواع الاتصالات مؤهلة لنقل المعلومات ذات الطبيعة الفردية والجماعية.

من حيث معايير الوقت ، يمكن أن تعمل أنواع الاتصالات السلكية واللاسلكية في في الوقت الحالىإما تنفيذ تأخر التسليمرسائل.

الإشارات الأساسية الرئيسية للاتصالات هي: الهاتف ، البث الصوتي ، الفاكس ، التلفزيون ، التلغراف ، نقل البيانات.

أنواع الاتصالات

• خطوط الكابلات - تستخدم الإشارات الكهربائية للإرسال ؛
• الاتصالات الراديوية - تستخدم موجات الراديو للإرسال ؛
  • الاتصالات DV- و SV- و HF- و VHF دون استخدام أجهزة إعادة الإرسال
  • الاتصالات الساتلية - الاتصالات باستخدام مكرر (مكررات) الفضاء
  • اتصالات الترحيل الراديوي - الاتصالات باستخدام مكرر (مكرر) أرضي
  • الاتصالات الخلوية - اتصالات الترحيل اللاسلكي باستخدام شبكة من المحطات الأرضية الأرضية

• اتصالات الألياف الضوئية - تستخدم موجات الضوء للإرسال.

اعتمادًا على الطريقة الهندسية للتنظيم ، تنقسم خطوط الاتصال إلى:

• الأقمار الصناعية؛
• هواء؛
• ساكن الأرض؛
• تحت الماء.
• تحت الارض.

• الاتصال التناظري هو إرسال إشارة مستمر.
• الاتصال الرقمي هو نقل المعلومات في شكل منفصل (شكل رقمي). تعتبر الإشارة الرقمية تناظرية بطبيعتها المادية ، ولكن يتم تحديد المعلومات المرسلة بمساعدتها من خلال مجموعة محدودة من مستويات الإشارة. تستخدم الطرق العددية لمعالجة إشارة رقمية.

الإشارة

بشكل عام ، يشمل نظام الاتصال:

• المعدات الطرفية: المعدات الطرفية ، الجهاز الطرفي (المحطة الطرفية) ، الجهاز الطرفي ، مصدر الرسالة ومتلقيها ؛
• أجهزة تحويل الإشارات(OOI) على طرفي الخط.

توفر المعدات الطرفية المعالجة الأولية للرسالة والإشارة ، وتحويل الرسائل من الشكل الذي يوفرها المصدر (الكلام ، الصورة ، إلخ) إلى إشارة (على جانب المصدر ، المرسل) والعودة (تشغيل) جانب جهاز الاستقبال) ، والتضخيم ، وما إلى ذلك. NS.

يمكن لأجهزة تحويل الإشارة حماية الإشارة من التشويه ، وتشكيل القناة (القنوات) ، ومطابقة إشارة المجموعة (إشارة من عدة قنوات) مع الخط الموجود على جانب المصدر ، واستعادة إشارة المجموعة من مزيج من الإشارة المفيدة والتداخل ، والتقسيم في القنوات الفردية ، واكتشاف الأخطاء وتصحيحها من جانب المستلم. يستخدم التعديل لتشكيل إشارة المجموعة ومطابقتها مع الخط.

قد يحتوي خط الاتصال على أجهزة تكييف الإشارة مثل مكبرات الصوت والمولدات. يقوم مكبر الصوت ببساطة بتضخيم الإشارة جنبًا إلى جنب مع التداخل ونقلها بشكل أكبر ، يتم استخدامه فيه أنظمة الإرسال التناظرية(آسيا والمحيط الهادئ). Regenerator ("re-Receiver") - يقوم باستعادة الإشارة بدون تداخل وإعادة تشكيل الإشارة الخطية ، ويستخدم في أنظمة الإرسال الرقمية(DSP). نقاط التضخيم / التجديد قابلة للخدمة وغير قابلة للخدمة (OUP و NUP و ORP و NRP ، على التوالي).

في DSP ، تسمى المعدات الطرفية DTE (Data Terminal Equipment ، DTE) ، وتسمى MTP DCE ( معدات إنهاء ارتباط البياناتأو خط المعدات الطرفية ، DCE). على سبيل المثال ، في شبكات الكمبيوتر ، يلعب الكمبيوتر دور DTE ، ويكون DCE هو المودم.

التوحيد

في عالم الاتصالات ، تعتبر المعايير مهمة للغاية لأن معدات الاتصالات يجب أن تكون قادرة على التواصل مع بعضها البعض. هناك العديد من المنظمات الدولية التي تنشر معايير الاتصال. بينهم:

• الاتحاد الدولي للاتصالات (م. الاتحاد الدولي للاتصالات، الاتحاد الدولي للاتصالات) هي إحدى وكالات الأمم المتحدة.
• (م. معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات، IEEE).
• الهيئة الخاصة لتطوير الإنترنت (م. فريق مهام هندسة الإنترنت، IETF).

بالإضافة إلى ذلك ، غالبًا ما يتم تحديد المعايير (بحكم الواقع عادةً) من قبل قادة صناعة معدات الاتصالات.