wejścieLinia komunikacyjna. Linie komunikacyjne Fizyczny nośnik transmisji danych
Łącze komunikacyjne odnosi się do fizycznego medium i zbioru sprzętu używanego do przenoszenia sygnałów z nadajnika do odbiornika. W systemach komunikacji przewodowej jest to przede wszystkim kabel lub falowód, w systemach komunikacji radiowej jest to obszar przestrzeni, w którym fale elektromagnetyczne rozchodzą się od nadajnika do odbiornika. Podczas transmisji przez kanał sygnał może być zniekształcony i mogą podlegać interferencji. Urządzenie odbiorcze przetwarza odebrany sygnał 
, który jest sumą przychodzącego zniekształconego sygnału i zakłóceń, i przywraca z niego wiadomość, która wyświetla przesłaną wiadomość z pewnym błędem. Innymi słowy, odbiorca musi na podstawie analizy sygnału określić, która z możliwych wiadomości została przesłana. Dlatego urządzenie odbiorcze jest jednym z najbardziej krytycznych i złożonych elementów systemu komunikacji elektrycznej.
Przez system komunikacji elektrycznej rozumie się zespół środków technicznych i mediów dystrybucyjnych. Pojęcie systemu komunikacji obejmuje źródło i odbiorcę komunikatów.
Ze względu na rodzaj przesyłanych komunikatów rozróżnia się następujące systemy łączności elektrycznej: systemy transmisji głosu (telefonia); systemy transmisji tekstu (telegrafia); systemy transmisji obrazów nieruchomych (fototelegrafia); systemy transmisji ruchomych obrazów (telewizja), systemy telemetrii, telekontroli i transmisji danych. Zgodnie z przeznaczeniem systemy telefoniczne i telewizyjne dzielą się na nadawcze, charakteryzujące się wysokim stopniem artystycznego odtworzenia przekazów, oraz profesjonalne, o specjalnym zastosowaniu (komunikacja biurowa, telewizja przemysłowa itp.). W systemie telemetrycznym wielkości fizyczne (temperatura, ciśnienie, prędkość itp.) są przekształcane za pomocą czujników na pierwotny sygnał elektryczny dostarczany do nadajnika. Po stronie odbiorczej przesyłana wielkość fizyczna lub jej zmiany są wyodrębniane z sygnału i wykorzystywane do monitorowania. W systemie telekontroli przesyłane są polecenia, aby automatycznie wykonywać określone czynności. Często polecenia te są generowane automatycznie na podstawie wyników pomiarów przesyłanych przez system telemetrii.
Wprowadzenie wysokowydajnych komputerów spowodowało konieczność szybkiego rozwoju systemów transmisji danych, zapewniających wymianę informacji między urządzeniami obliczeniowymi a obiektami zautomatyzowanych systemów sterowania. Ten rodzaj telekomunikacji charakteryzuje się wysokimi wymaganiami dotyczącymi szybkości i wierności przekazu informacji.
W celu wymiany komunikatów pomiędzy wieloma rozproszonymi geograficznie użytkownikami (abonentami) tworzone są sieci komunikacyjne zapewniające transmisję i dystrybucję komunikatów pod określone adresy (w określonym czasie iz określoną jakością).
Sieć komunikacyjna to zbiór linii komunikacyjnych i węzłów przełączających.
Klasyfikacja kanałów i linii komunikacyjnych odbywa się:
ze względu na charakter sygnałów na wejściu i wyjściu (ciągły, dyskretny, dyskretno-ciągły);
według rodzaju wiadomości (telefon, telegraf, transmisja danych, telewizja, faks itp.);
według rodzaju medium propagacji (przewodowe, radiowe, światłowodowe itp.);
według zakresu używanych częstotliwości (niska częstotliwość (LF), wysoka częstotliwość (HF), ultra wysoka częstotliwość (UHF) itp.);
według struktury urządzeń nadawczo-odbiorczych (jednokanałowe, wielokanałowe).
Obecnie z myślą o najbardziej pełna charakterystyka kanały i linie komunikacyjne, można również zastosować inne cechy klasyfikacyjne (zgodnie z metodą propagacji fal radiowych, metodą łączenia i rozdzielania kanałów, rozmieszczeniem środków technicznych, przeznaczeniem operacyjnym itp.)
V sieć komputerowa wykorzystywane są sieci telefoniczne, telegraficzne, telewizyjne, satelitarne. Jako linie komunikacyjne wykorzystywane są przewodowe (powietrzne), kablowe, naziemne i satelitarne kanały radiowe. O różnicy między nimi decyduje medium transmisji danych. Fizycznym medium transmisji danych może być kabel, a także atmosfera ziemska lub przestrzeń kosmiczna, przez którą rozchodzą się fale elektromagnetyczne.
Przewodowe (napowietrzne) linie komunikacyjne- są to przewody bez oplotów izolacyjnych lub ekranujących, układane między słupami i zawieszone w powietrzu. Tradycyjnie służą do przesyłania sygnałów telefonicznych i telegraficznych, ale w przypadku braku innych możliwości służą do przesyłania danych komputerowych. Linie komunikacji przewodowej charakteryzują się niską przepustowością i niską odpornością na zakłócenia, dzięki czemu są szybko zastępowane liniami kablowymi.
Linie kablowe zawierać kabel składający się z przewodów z izolacją w kilku warstwach - elektrycznych, elektromagnetycznych, mechanicznych i złączy do podłączania do niego różnych urządzeń. W KS stosowane są głównie trzy rodzaje kabli: kabel oparty na skręconych parach drutów miedzianych (jest to skrętka w wersji ekranowanej, gdy para drutów miedzianych jest owinięta ekranem izolacyjnym, oraz nieekranowana, gdy występuje bez nakładki izolacyjnej), kabel koncentryczny (składa się z wewnętrznej żyły miedzianej i oplotu oddzielonego od rdzenia warstwą izolacji) oraz światłowodu (składa się z cienkich włókien o wielkości 5-60 mikronów, przez które propagują się sygnały świetlne ).
Włókna światłowodowe mają najlepszą wydajność wśród linii komunikacyjnych kablowych. Ich główne zalety: wysoka przepustowość (do 10 Gbit/s i więcej), dzięki wykorzystaniu fal elektromagnetycznych w zakresie optycznym; niewrażliwość na zewnętrzne pola elektromagnetyczne i brak własnego promieniowania elektromagnetycznego, niska pracochłonność układania kabla optycznego; iskra, wybuch i bezpieczeństwo przeciwpożarowe; zwiększona odporność na agresywne środowiska; mały ciężar właściwy (stosunek masy liniowej do szerokości pasma); szerokie obszary zastosowań (tworzenie dróg dojazdowych, systemy komunikacji komputerowej z urządzenia peryferyjne sieci lokalne, w technologii mikroprocesorowej itp.).
Wady FOCL: podłączenie dodatkowych komputerów do światłowodu znacznie osłabia sygnał, szybkie modemy wymagane dla światłowodów są nadal drogie, światłowody łączące komputery muszą być wyposażone w konwertery sygnałów elektrycznych na sygnały świetlne i odwrotnie.
Kanały radiowe do komunikacji naziemnej i satelitarnej generowane przez nadajnik i odbiornik fal radiowych. Różne typy kanałów radiowych różnią się zastosowanym zakresem częstotliwości i zakresem transmisji. Kanały radiowe pracujące w zakresach fal krótkich, średnich i długich (HF, SV, DV) zapewniają komunikację na duże odległości, ale z niską szybkością transmisji danych. Są to kanały radiowe wykorzystujące modulację amplitudy sygnałów. Kanały pracujące na pasmach fal ultrakrótkich (VHF) są szybsze, charakteryzują się modulacją częstotliwości sygnałów. Kanały ultraszybkie to te, które działają w zakresach ultrawysokiej częstotliwości (UHF), tj. powyżej 4 GHz. W zakresie mikrofalowym sygnały nie są odbijane przez jonosferę Ziemi, dlatego do stabilnej komunikacji wymagana jest linia widzenia między nadajnikiem a odbiornikiem. Z tego powodu sygnały mikrofalowe są wykorzystywane albo w kanałach satelitarnych, albo w przekaźnikach radiowych, gdzie ten warunek jest spełniony.
Charakterystyka linii komunikacyjnej... Główne cechy linii komunikacyjnych to: charakterystyka częstotliwościowa, szerokość pasma, tłumienie, szerokość pasma, odporność na zakłócenia, przesłuchy na bliskim końcu linii, niezawodność transmisji danych, koszt jednostkowy.
Charakterystyki linii komunikacyjnej są często określane poprzez analizę jej reakcji na pewne wpływy odniesienia, którymi są oscylacje sinusoidalne o różnych częstotliwościach, ponieważ często występują one w technice i za ich pomocą można odwzorować dowolną funkcję czasu. Stopień zniekształcenia sygnałów sinusoidalnych linii komunikacyjnej jest szacowany na podstawie odpowiedzi częstotliwościowej, szerokości pasma i tłumienia przy określonej częstotliwości.
Pasmo przenoszenia(AFC) daje najpełniejszy obraz linii komunikacyjnej, pokazuje jak amplituda sinusoidy na wyjściu linii jest tłumiona w porównaniu z amplitudą na jej wejściu dla wszystkich możliwych częstotliwości przesyłanego sygnału (zamiast sygnału amplituda, jej moc jest często używana). W konsekwencji odpowiedź częstotliwościowa pozwala określić kształt sygnału wyjściowego dla dowolnego sygnału wejściowego. Jednak bardzo trudno jest uzyskać odpowiedź częstotliwościową rzeczywistej linii komunikacyjnej, dlatego w praktyce stosuje się inne, uproszczone charakterystyki - szerokość pasma i tłumienie.
Przepustowość komunikacji jest ciągłym zakresem częstotliwości, w którym stosunek amplitudy sygnału wyjściowego do sygnału wejściowego przekracza z góry określoną granicę (zwykle 0,5). W konsekwencji szerokość pasma określa zakres częstotliwości sygnału sinusoidalnego, przy którym sygnał ten jest przesyłany linią komunikacyjną bez znaczących zniekształceń. Szerokość pasma, która ma największy wpływ na maksymalną możliwą szybkość przesyłania danych przez linię komunikacyjną, to różnica między maksymalną i minimalną częstotliwością sygnału sinusoidalnego w danym paśmie. Przepustowość zależy od rodzaju linii i jej długości.
Należy dokonać rozróżnienia między przepustowością a szerokość widma przesyłane sygnały informacyjne. Szerokość widma przesyłanych sygnałów jest różnicą między maksymalnymi i minimalnymi istotnymi harmonicznymi sygnału, to znaczy tymi harmonicznymi, które wnoszą główny wkład do sygnału wynikowego. Jeżeli znaczące harmoniczne sygnału mieszczą się w szerokości pasma linii, to taki sygnał będzie nadawany i odbierany przez odbiornik bez zniekształceń. W przeciwnym razie sygnał będzie zniekształcony, odbiornik popełni błąd przy rozpoznawaniu informacji, a co za tym idzie informacje nie będą mogły być przesłane z zadanym pasmem.
Osłabienie Jest to względny spadek amplitudy lub mocy sygnału, gdy przez linię jest przesyłany sygnał o określonej częstotliwości.
Tłumienie A mierzone jest w decybelach (dB, dB) i obliczane według wzoru:
gdzie Рвх, Рвх - moc sygnału odpowiednio na wyjściu i na wejściu linii.
Do przybliżonego oszacowania zniekształcenia sygnałów przesyłanych linią wystarczy znać tłumienie sygnałów o częstotliwości podstawowej, tj. częstotliwości, której harmoniczna ma największą amplitudę i moc. Bardziej dokładne oszacowanie jest możliwe dzięki znajomości tłumienia na kilku częstotliwościach bliskich częstotliwości podstawowej.
Pojemność linii komunikacyjnej- to jego cecha, która określa (podobnie jak przepustowość) maksymalną możliwą prędkość transmisji danych w linii. Jest mierzony w bitach na sekundę (bps), a także w jednostkach pochodnych (kbps, Mbps, Gbps).
Przepustowość łącza komunikacyjnego zależy od jego charakterystyki (odpowiedź częstotliwościowa, szerokość pasma, tłumienie) oraz od widma przesyłanych sygnałów, które z kolei zależy od wybranej metody kodowania fizycznego lub liniowego (tj. od sposobu reprezentacji dyskretna informacja w postaci sygnałów). W przypadku jednej metody kodowania linia może mieć jedną przepustowość, a w przypadku innej inną.
Podczas kodowania zwykle stosuje się zmianę dowolnego parametru sygnału okresowego (na przykład oscylacje sinusoidalne) - częstotliwość, amplitudę i fazę sinusoidy lub znak potencjału sekwencji impulsów. Sygnał okresowy, którego parametry zmieniają się, nazywany jest sygnałem nośnym lub częstotliwością nośną, jeśli jako taki sygnał stosuje się sinusoidę. Jeżeli odebrana sinusoida nie zmienia żadnego ze swoich parametrów (amplitudy, częstotliwości czy fazy), to nie przenosi żadnej informacji.
Liczba zmian parametru informacyjnego sygnału okresowego nośnej na sekundę (dla sinusoidy jest to liczba zmian amplitudy, częstotliwości lub fazy) mierzona jest w bodach. Cykl nadajnika nazywany jest okresem czasu pomiędzy sąsiednimi zmianami w sygnale informacyjnym.
Ogólnie przepustowość linii w bitach na sekundę nie jest taka sama jak szybkość transmisji. W zależności od metody kodowania może być wyższa, równa lub niższa od liczby w bodach. Jeśli na przykład dla tą drogą Podczas kodowania wartość pojedynczego bitu jest reprezentowana przez impuls o dodatniej polaryzacji, a wartość zero reprezentowana jest przez impuls o ujemnej polaryzacji, to przy przesyłaniu naprzemiennie zmieniających się bitów (nie ma serii bitów o tej samej nazwie) sygnał fizyczny podczas transmisji każdego bitu zmienia swój stan dwukrotnie. Dlatego przy takim kodowaniu przepustowość linii jest dwa razy mniejsza niż liczba bodów przesyłanych przez linię.
Na przepustowość linii wpływa nie tylko fizyczna, ale także tzw logiczny kodowanie, które jest wykonywane przed kodowaniem fizycznym i polega na zastąpieniu oryginalnej sekwencji bitów informacyjnych nową sekwencją bitów, która niesie te same informacje, ale ma dodatkowe właściwości (np. zdolność strony odbierającej do wykrywania błędów w odebranych danych lub w celu zapewnienia poufności przesyłanych danych poprzez ich szyfrowanie). Kodowaniu logicznemu z reguły towarzyszy zastąpienie oryginalnego ciągu bitowego ciągiem dłuższym, co negatywnie wpływa na czas transmisji użytecznej informacji.
Jest pewna związek między przepustowością linii a jej przepustowością... W przypadku stałego fizycznego kodowania przepustowość linii wzrasta wraz ze wzrostem częstotliwości okresowego sygnału nośnego, ponieważ wzrostowi temu towarzyszy wzrost informacji przesyłanych w jednostce czasu. Ale wraz ze wzrostem częstotliwości tego sygnału zwiększa się również szerokość jego widma, które jest przesyłane ze zniekształceniami określanymi przez szerokość pasma linii. Im większa rozbieżność pomiędzy szerokością pasma linii a szerokością pasma transmitowanych sygnałów informacyjnych, tym bardziej sygnały te są podatne na zniekształcenia i tym bardziej prawdopodobne są błędy w rozpoznawaniu informacji przez odbiornik. W efekcie szybkość przesyłania informacji okazuje się niższa niż można by się spodziewać.
Claude Shannon ustalił zależność między przepustowością linii a jej maksymalną możliwą przepustowością, niezależnie od przyjętej fizycznej metody kodowania:
gdzie Z- maksymalna przepustowość linii (bit/s);
F- szerokość pasma (Hz);
- użyteczna moc sygnału;
- moc szumów (zakłócenia).
Jak wynika z tej zależności, nie ma teoretycznego limitu przepustowości dla linii o stałej przepustowości. Jednak w praktyce zwiększenie przepustowości linii poprzez znaczne zwiększenie mocy nadajnika lub zmniejszenie mocy szumów na linii jest raczej trudne i kosztowne. Dodatkowo wpływ tych mocy na przepustowość jest ograniczony nie relacją wprost proporcjonalną, ale logarytmiczną.
Większy praktyczne użycie otrzymał stosunek znaleziony przez Nyquista:
gdzie m- liczba różnych stanów parametru informacyjnego nadawanego sygnału.
Współczynnik Nyquista, który jest również używany do określenia maksymalnej możliwej przepustowości linii komunikacyjnej, nie uwzględnia wyraźnie obecności szumu na linii. Jednak jego wpływ pośrednio przekłada się na wybór liczby stanów sygnału informacyjnego. Na przykład, aby zwiększyć przepustowość linii, można było użyć nie 2 lub 4 poziomów podczas kodowania danych, ale 16. Ale jeśli amplituda szumu przekroczy różnicę między sąsiednimi 16 poziomami, odbiornik nie będzie w stanie stale rozpoznawać przesyłane dane. Dlatego liczba możliwych stanów sygnału jest w rzeczywistości ograniczona przez stosunek mocy sygnału do szumu.
Wykorzystując wzór Nyquista wyznacza się graniczną wartość przepustowości kanału dla przypadku, gdy liczba stanów sygnału informacyjnego została już dobrana z uwzględnieniem możliwości ich stabilnego rozpoznania przez odbiornik.
Odporność linii komunikacyjnej Czy jego zdolność do zmniejszania poziomu zakłóceń powstających w środowisku zewnętrznym na przewodnikach wewnętrznych. Zależy to od rodzaju użytego medium fizycznego oraz od środków ekranowania i tłumienia zakłóceń. Najbardziej odporne na zakłócenia, niewrażliwe na zewnętrzne promieniowanie elektromagnetyczne są linie światłowodowe, najmniej odporne na zakłócenia są linie radiowe, pozycję pośrednią zajmują linie kablowe. Zmniejszenie zakłóceń powodowanych przez zewnętrzne promieniowanie elektromagnetyczne uzyskuje się poprzez ekranowanie i skręcanie przewodników.
Główne typy linii komunikacyjnych dzielą się na przewodowe i bezprzewodowe. W przewodowych liniach komunikacyjnych medium fizyczne, przez które rozchodzą się sygnały, tworzy mechaniczne połączenie między odbiornikiem a nadajnikiem. Bezprzewodowe linie komunikacyjne charakteryzują się tym, że między nadajnikiem a odbiornikiem nie ma mechanicznego połączenia, a nośnikiem informacji są fale elektromagnetyczne, które rozchodzą się w otoczeniu.
Linie komunikacji przewodowej
Z założenia linie drutu są podzielone na:
przewody powietrzne, czyli przewody bez osłony izolacyjnej lub ekranującej, ułożone między słupami i zawieszone w powietrzu;
kabel, który składa się z przewodników, zwykle zamkniętych w kilku warstwach izolacji.
Napowietrzne linie komunikacyjne tradycyjnie przenoszą sygnały telefoniczne lub telegraficzne, ale w przypadku braku innych możliwości, linie te służą do przesyłania danych komputerowych. Charakterystyki prędkości i odporność na zakłócenia tych linii pozostawiają wiele do życzenia. Linie komunikacji przewodowej są szybko zastępowane przewodami.
Kablowe linie komunikacji elektrycznej dzielą się na trzy główne typy: kabel oparty na skręconych parach drutów miedzianych, kabel koncentryczny z rdzeniem miedzianym, a także kabel światłowodowy.
Skręcona para przewodów nazywana jest skrętką. Przewody są skręcone, aby wyeliminować wzajemny wpływ między prądy elektryczne w przewodnikach. Skrętka występuje w wersji ekranowanej, w której para przewodów miedzianych jest owinięta ekranem izolacyjnym i nieekranowana, gdy nie ma osłony izolacyjnej. Jedna lub więcej par skręconych jest wiązanych w kable z osłoną ochronną.
Skrętka nieekranowana ma szeroki zakres zastosowań. Znajduje zastosowanie zarówno w sieciach telefonicznych, jak i komputerowych. Obecnie popularnym medium do przesyłania informacji na niewielkie odległości [około 100 metrów] jest kabel UTP zakręcona para zgodnie z ich właściwościami elektrycznymi i mechanicznymi są podzielone na 5 kategorii. W sieciach komputerowych szeroko stosowane są kable 3 i 5 kategorii, które są opisane w amerykańskiej normie EIA / TIA-568A.
Kabel kategorii 3 jest przeznaczony do transmisji danych o niskiej prędkości. W tym celu tłumienie jest określane przy częstotliwości 16 MHz i musi wynosić co najmniej 13,1 dB przy długości kabla 100 metrów. Kabel skrętkowy kategorii 5 charakteryzuje się tłumieniem co najmniej 22 dB dla częstotliwości 100 MHz przy długości kabla nie większej niż 100 metrów. Wybrano częstotliwość 100 MHz, ponieważ kabel tej kategorii jest przeznaczony do szybkiej transmisji danych, której sygnały mają znaczne harmoniczne przy częstotliwości około 100 MHz.
Wszystkie kable UTP, niezależnie od kategorii, dostępne są w wersji 4-parowej. Każda z czterech par ma określony kolor i wysokość. Zalety kabla UTP to:
elastyczność kabla, dzięki której instalacja linii komunikacyjnej jest uproszczona;
niski koszt przy wystarczająco dużej przepustowości [do 1 Gb/s].
Wady nieekranowanej skrętki dwużyłowej to:
niska odporność na hałas;
sztywne ograniczenie długości kabla.
Ekranowana skrętka STP dobrze chroni przesyłane sygnały przed zakłóceniami, a także emituje mniej fal elektromagnetycznych na zewnątrz. Jednak obecność uziemionego ekranu zwiększa koszt kabla i komplikuje jego układanie, ponieważ wymaga uziemienia wysokiej jakości. Kabel STP służy głównie do przesyłania informacji dyskretnych, a głos nie jest przez niego przesyłany.
Głównym standardem definiującym parametry STP jest zastrzeżony przez IBM standard. W tym standardzie kable nie są podzielone na kategorie, ale na typy. Typ 1 z grubsza odpowiada UTP kategorii 5. Składa się z 2 par skręconych przewodów miedzianych, ekranowanych przewodzącym oplotem, który jest uziemiony. Kabel IBM typu 2 to kabel typu 1 z dodanymi 2 parami nieekranowanego przewodu głosowego. Nie wszystkie typy standardu IBM to STP.
Kabel koncentryczny składa się z dwóch koncentrycznych, odizolowanych od siebie przewodników, których zewnętrzna strona wygląda jak tuba. Dzięki tej konstrukcji kabel koncentryczny jest mniej podatny na zewnętrzne wpływy elektromagnetyczne, dzięki czemu może być używany przy wyższych szybkościach transmisji danych. Dodatkowo, ze względu na stosunkowo gruby rdzeń centralny, kable te charakteryzują się minimalnym tłumieniem sygnału elektrycznego, co pozwala na przesyłanie informacji na odpowiednio duże odległości. Przepustowość kabla koncentrycznego może być większa niż 1 GHz/km, a tłumienie mniejsze niż 20 dB/km przy 1 GHz.
Istnieje wiele rodzajów kabli koncentrycznych stosowanych w różnych typach sieci - telefonicznej, telewizyjnej i komputerowej. W sieciach lokalnych stosuje się dwa rodzaje kabli: cienki kabel koncentryczny i gruby kabel koncentryczny.
Cienki kabel koncentryczny ma średnicę zewnętrzną około 5 mm, a średnica środkowego drutu miedzianego wynosi 0,89 mm. Kabel ten przeznaczony jest do przesyłania sygnałów o widmie do 10 MHz na odległość do 185 metrów.
Gruby kabel koncentryczny ma średnicę zewnętrzną około 10 mm, a średnica środkowego drutu miedzianego wynosi 2,17 mm. Ten kabel jest przeznaczony do przesyłania sygnałów o widmie do 10 MHz na odległość 500 metrów.
Cienki kabel koncentryczny ma gorsze właściwości mechaniczne i elektryczne w porównaniu z grubym kablem koncentrycznym, ale ze względu na swoją elastyczność jest wygodniejszy w instalacji.
Kabel koncentryczny jest kilkakrotnie droższy od skrętki dwużyłowej, a pod względem właściwości ustępuje w szczególności kablowi światłowodowemu, przez co jest coraz rzadziej wykorzystywany w budowie systemu komunikacyjnego sieci komputerowych.
Kable światłowodowe składają się ze środkowego przewodnika światła [rdzenia] – włókna szklanego otoczonego kolejną warstwą szkła – płaszcza, który ma niższy współczynnik załamania niż rdzeń. Rozchodzące się wzdłuż jądra promienie światła nie wychodzą poza jego granice, odbijając się od powłoki. Każde włókno szklane przesyła sygnały tylko w jednym kierunku.
W zależności od rozkładu współczynnika załamania światła oraz od wielkości średnicy rdzenia mamy do czynienia z:
światłowód wielomodowy ze schodkowym współczynnikiem załamania światła;
światłowód wielomodowy z płynna zmiana współczynnik załamania światła;
światłowód jednomodowy.
W kablu jednomodowym zastosowano środkowy przewodnik o bardzo małej średnicy, współmiernej do długości fali światła - od 5 do 10 mikronów. W tym przypadku praktycznie wszystkie promienie rozchodzą się wzdłuż osi optycznej rdzenia bez odbijania się od płaszcza. Przepustowość kabla jednomodowego jest bardzo szeroka - do setek gigaherców na kilometr. Wytwarzanie cienkich włókien wysokiej jakości do kabla jednomodowego jest złożonym procesem technologicznym, przez co kabel jest dość drogi.
Kable wielomodowe wykorzystują szersze rdzenie wewnętrzne, które są łatwiejsze w produkcji. Normy określają dwa najpopularniejsze kable wielomodowe: 62,5/125 µm i 50/125 µm, 62,5 µm lub 50 µm to średnica przewodu środkowego, a 125 µm to średnica przewodu zewnętrznego.
W kablach wielomodowych w przewodzie wewnętrznym znajduje się wiele wiązek światła, które jednocześnie odbijają się od przewodu zewnętrznego. Kąt odbicia przewodnika nazywany jest trybem wiązki. Kable wielomodowe mają węższą przepustowość - od 500 do 800 MHz/km. Zawężenie pasma następuje na skutek utraty energii świetlnej podczas odbić, a także na skutek interferencji wiązek o różnych modach.
Jako źródła emisji światła w kablach światłowodowych stosowane są:
diody LED;
lasery.
Diody LED mogą emitować światło o długości fali 0,85 i 1,3 mikrona. Emitery laserowe działają na długościach fal 1,3 i 1,55 mikrona. Szybkość nowoczesnych laserów pozwala modulować strumień światła na częstotliwościach 10 GHz i wyższych.
Kable światłowodowe mają doskonałe właściwości elektromagnetyczne i mechaniczne, których wadą jest złożoność i wysoki koszt prac instalacyjnych.
Linie komunikacji bezprzewodowej
Tabela zawiera informacje o zakresach częstotliwości elektromagnetycznych wykorzystywanych w kanałach komunikacji bezprzewodowej.
Kanały radiowe dla komunikacji naziemnej i satelitarnej są tworzone za pomocą nadajnika i odbiornika fal radiowych. Fale radiowe to oscylacje elektromagnetyczne o częstotliwości f mniejszej niż 6000 GHz [o długości fali l większej niż 100 mikronów]. Zależność między długością fali a częstotliwością wyraża
f = c / lambda gdzie c = 3 * 10 8 m / s to prędkość światła w próżni.
Do przesyłania informacji komunikacja radiowa wykorzystywana jest przede wszystkim wtedy, gdy komunikacja kablowa jest niemożliwa – np.:
kiedy kanał przechodzi przez słabo zaludniony lub trudno dostępny obszar;
skontaktować się abonentów mobilnych takich jak kierowca taksówki, lekarz pogotowia.
Główną wadą komunikacji radiowej jest jej słaba odporność na zakłócenia. Dotyczy to przede wszystkim zakresów fal radiowych o niskiej częstotliwości. Im wyższa częstotliwość pracy, tym większa przepustowość [liczba kanałów] systemu komunikacyjnego, ale tym krótsze są granice odległości, przy których możliwa jest bezpośrednia transmisja między dwoma punktami. Pierwsza z przyczyn powoduje tendencję do opanowywania nowych wyższych zakresów częstotliwości. Jednak fale radiowe o częstotliwości przekraczającej 30 GHz mogą działać na odległości nie większej niż 5 km ze względu na pochłanianie fal radiowych w atmosferze.
Do transmisji na duże odległości wykorzystywany jest łańcuch stacji przekaźnikowych [przekaźnikowych] oddalonych od siebie w odległości do 40 km. Każda stacja posiada wieżę z odbiornikiem i nadajnikiem fal radiowych, odbiera sygnał, wzmacnia go i przekazuje do kolejnej stacji. Anteny kierunkowe służą do zwiększenia mocy sygnału i zmniejszenia wpływu zakłóceń.
Komunikacja satelitarna różni się od przekaźnika radiowego tym, że sztuczny satelita Ziemi działa jako przemiennik. Ten rodzaj komunikacji zapewnia wyższą jakość przesyłanych informacji, ponieważ wymaga mniejszej liczby węzłów pośrednich na ścieżce transmisji informacji. Często stosuje się kombinację komunikacji radiowej z satelitą.
Promieniowanie podczerwone i fale milimetrowe jest wykorzystywane na krótkich dystansach w jednostkach zdalnego sterowania. Główną wadą promieniowania w tym zakresie jest to, że nie przechodzi przez przeszkodę. Ta wada jest jednocześnie zaletą, gdy promieniowanie w jednym pomieszczeniu nie zakłóca promieniowania w innym. Nie ma potrzeby uzyskiwania zgody na tę częstotliwość. Jest to doskonały kanał komunikacyjny do użytku w pomieszczeniach.
Zakres widzialny jest również wykorzystywany do transmisji. Zazwyczaj źródłem światła jest laser. Promieniowanie koherentne jest łatwo skupiane. Jednak deszcz lub mgła psują sprawę. Nawet prądy konwekcyjne na dachu, które występują w upalny dzień, mogą zepsuć transmisję.
Podobne podejścia mają zastosowanie do kodowania danych i przesyłania ich między dwoma komputerami za pośrednictwem linii komunikacyjnych. Jednak te linie komunikacyjne różnią się charakterystyką od linii wewnątrz komputera. Główną różnicą pomiędzy zewnętrznymi a wewnętrznymi liniami komunikacyjnymi jest ich znacznie większa długość, a także to, że wychodzą na zewnątrz ekranowanej obudowy przez przestrzenie często narażone na silne zakłócenia elektromagnetyczne.
Podziel się swoją pracą w mediach społecznościowych
Jeśli ta praca Ci nie odpowiadała, na dole strony znajduje się lista podobnych prac. Możesz także użyć przycisku wyszukiwania
Fizyczna transmisja danych przez linie komunikacyjne
Nawet biorąc pod uwagę najprostsza sieć składający się tylko z dwóch maszyn, można zidentyfikować wiele problemów związanych z fizyczną transmisją sygnałów za pośrednictwem linii komunikacyjnych.
Kodowanie
W obliczeniach dane są reprezentowane przez kod binarny... W komputerze jedynki i zera danych odpowiadają dyskretnym sygnałom elektrycznym.
Prezentacja danych w postaci satelitów elektrycznych lub optycznych nazywana jest kodowaniem. ....
istnieje różne sposoby kodowanie cyfr binarnych, na przykład metoda potencjału, w której jeden poziom napięcia odpowiada jednemu, a drugiemu zero, lub metoda impulsowa, gdy impulsy o różnej polaryzacji są używane do reprezentowania cyfr.
Podobne podejścia mają zastosowanie do kodowania danych i przesyłania ich między dwoma komputerami za pośrednictwem linii komunikacyjnych. Jednak te linie komunikacyjne różnią się charakterystyką od linii wewnątrz komputera. Główna różnica między zewnętrznymi i wewnętrznymi liniami komunikacyjnymi polega na tym, że są one znacznie dłuższe i biegną poza ekranowaną obudową przez przestrzenie, które są często narażone na silne zakłócenia elektromagnetyczne. Wszystko to prowadzi do znacznie większych zniekształceń. impulsy prostokątne(na przykład „przytłaczające” fronty) niż wewnątrz komputera. Dlatego w celu niezawodnego rozpoznawania impulsów na odbierającym końcu linii komunikacyjnej podczas przesyłania danych wewnątrz i na zewnątrz komputera, nie zawsze jest możliwe użycie tych samych szybkości i metod kodowania. Na przykład powolny wzrost krawędzi impulsu z powodu dużego obciążenia pojemnościowego linii wymaga, aby impulsy były przesyłane z mniejszą szybkością (aby krawędzie natarcia i spływu sąsiednich impulsów nie zachodziły na siebie, a impuls miał czas na "rosnąć" do wymaganego poziomu).
W sieciach komputerowych stosuje się zarówno potencjałowe, jak i impulsowe kodowanie danych dyskretnych, a także specyficzny sposób prezentacji danych, który nigdy nie jest używany w komputerze – modulacja (rys. 2.6). Podczas modulacji dyskretna informacja jest reprezentowana przez sygnał sinusoidalny o częstotliwości, który jest dobrze transmitowany przez dostępny linia komunikacyjna.
Kodowanie potencjałowe lub impulsowe jest stosowane w kanałach wysokiej jakości, a modulacja oparta na sygnałach sinusoidalnych jest preferowana, gdy kanał wprowadza silne zniekształcenia w przesyłanych sygnałach. Na przykład modulacja jest stosowana w sieciach rozległych do przesyłania danych przez analogowe obwody telefoniczne, które zostały zaprojektowane do przenoszenia głosu w postaci analogowej i dlatego są słabo przystosowane do bezpośredniej transmisji impulsów.
Na sposób transmisji sygnału wpływa również ilość przewodów w liniach komunikacyjnych między komputerami. Aby obniżyć koszty linii komunikacyjnych, sieci zwykle dążą do zmniejszenia liczby przewodów iz tego powodu nie stosują równoległej transmisji wszystkich bitów jednobajtowych, a nawet kilkubajtowych, jak to ma miejsce wewnątrz komputera, ale bit szeregowy transmisja, która wymaga tylko jednej pary przewodów.
Kolejnym problemem, który należy rozwiązać podczas przesyłania sygnałów, jest problem wzajemnej synchronizacji nadajnika jednego komputera z odbiornikiem drugiego. Organizując interakcję modułów wewnątrz komputera, problem ten rozwiązuje się bardzo prosto, ponieważ w tym przypadku wszystkie moduły są synchronizowane ze wspólnego generatora zegara. Problem z synchronizacją podczas łączenia komputerów można rozwiązać różne sposoby, zarówno poprzez wymianę specjalnych impulsów zegarowych na oddzielnej linii, jak i przez okresową synchronizację z określonymi kodami lub impulsami o charakterystycznym kształcie, który różni się od kształtu impulsów danych.
Pomimo podjętych środków (dobór odpowiedniej szybkości wymiany danych, linie komunikacyjne o określonej charakterystyce, sposób synchronizacji odbiornika i nadajnika) istnieje możliwość zniekształcenia niektórych bitów przesyłanych danych. Aby zwiększyć niezawodność transmisji danych między komputerami, często stosuje się standardową technikę - obliczanie sumy kontrolnej i przesyłanie jej liniami komunikacyjnymi po każdym bajcie lub po określonym bloku bajtów. Często jest zawarty w protokole komunikacyjnym jako wymagany element sygnał odbioru, który potwierdza poprawność odbioru danych i jest wysyłany od odbiorcy do nadawcy.
Charakterystyka kanału fizycznego
Istnieje wiele cech związanych z transmisją ruchu przez kanały fizyczne. Zapoznamy się z tymi z nich, które będą nam potrzebne w najbliższej przyszłości.
Czy strumień danych pochodzący od użytkownika do wejścia sieciowego. Proponowane obciążenie można scharakteryzować szybkością wprowadzania danych do sieci - w bitach na sekundę (lub kilobitach, megabitach itp.).Szybkość transmisji
(szybkość informacji lub przepustowość, oba terminy angielskie są używane zamiennie) to rzeczywista prędkość strumienia danych przepływającego przez sieć. Ta prędkość może być mniejsza niż sugerowana prędkość ładowania, ponieważ dane w sieci mogą zostać uszkodzone lub utracone.Pojemność kanału komunikacyjnego (przepustowość), zwana również przepustowością
, reprezentuje maksymalną możliwą szybkość przesyłania danych w kanale.Specyfika tej cechy polega na tym, że odzwierciedla ona nie tylko parametry fizycznego medium transmisyjnego, ale także cechy wybranej metody transmisji informacji dyskretnych za pośrednictwem tego medium.
Na przykład przepustowość kanału komunikacyjnego w sieci Ethernet na włóknie światłowodowym wynosi 10 Mb/s. Ta prędkość jest najszybsza z możliwych dla połączenia technologii Ethernet i światłowodowej. Jednak dla tego samego światłowodu możliwe jest opracowanie innej technologii transmisji danych, która różni się sposobem kodowania danych, częstotliwością taktowania i innymi parametrami, która będzie miała inną wydajność. Tym samym technologia Fast Ethernet zapewnia transmisję danych po tym samym włóknie światłowodowym z maksymalną prędkością 100 Mbit/s, a technologia Gigabit Ethernet – 1000 Mbit/s. Nadajnik urządzenie komunikacyjne musi działać z prędkością równą szerokości pasma kanału. Czasami ta prędkość
zwany szybkością transmisji nadajnika.Przepustowość łącza
- termin ten może wprowadzać w błąd, ponieważ jest używany w dwóch różnych znaczeniach.Najpierw , za jego pomocą można scharakteryzować medium transmisyjne. W tym przypadku oznacza to przepustowość linii transfery bez istotnych zniekształceń. Pochodzenie terminu jasno wynika z tej definicji.
Po drugie , termin „przepustowość” jest używany jako synonim terminu „przepustowość kanału komunikacyjnego”... W pierwszym przypadku szerokość pasma jest mierzona w hercach (Hz), w drugim w bitach na sekundę. Konieczne jest rozróżnienie znaczeń tego terminu według kontekstu, choć czasami jest to dość trudne. Oczywiście lepiej byłoby używać różnych terminów dla różnych cech, ale są tradycje, które trudno zmienić. To podwójne użycie terminu „przepustowość” weszło już do wielu standardów i książek, więc będziemy postępować zgodnie z ustalonym podejściem.
Należy również pamiętać, że ten termin w drugim znaczeniu jest jeszcze bardziej powszechny niż pojemność, więc z tych dwóch synonimów będziemy używać przepustowości.
Kolejna grupa cech kanału komunikacyjnego związana jest z możliwością przesyłania informacji przez kanał do jednej lub obu stron.
Kiedy dwa komputery wchodzą w interakcję, zwykle wymagane jest przesyłanie informacji w obu kierunkach, z komputera A do komputera B i odwrotnie. Nawet w przypadku, gdy użytkownikowi wydaje się, że tylko otrzymuje informacje (np. pobiera plik muzyczny z Internetu) lub transmituje (wysyła e-mail), wymiana informacji przebiega w dwóch kierunkach. Istnieje po prostu główny strumień danych, który interesuje użytkownika, oraz pomocniczy strumień o przeciwnym kierunku, które tworzą odbiór tych danych.
Fizyczne kanały komunikacji dzielą się na kilka typów w zależności od tego, czy mogą przesyłać informacje w obu kierunkach, czy nie.
Kanał dupleksowy
zapewnia jednoczesną transmisję informacji w obu kierunkach. Kanał dupleksowy może składać się z dwóch nośników fizycznych, z których każdy służy do przesyłania informacji tylko w jednym kierunku. Możliwy jest wariant, w którym jedno medium służy do jednoczesnej transmisji strumieni liczników, w tym przypadku stosuje się dodatkowe metody oddzielenia każdego strumienia od sygnału całkowitego.Kanał półdupleksowy
zapewnia również transfer informacji w obu kierunkach, ale nie jednocześnie, ale po kolei. Oznacza to, że przez pewien czas informacje są przesyłane w jednym kierunku, aw następnym okresie - w przeciwnym kierunku.Kanał simpleksowy
umożliwia przekazywanie informacji tylko w jednym kierunku. Często łącze dupleksowe składa się z dwóch łączy simpleksowych.Linie komunikacyjne
Przy budowie sieci wykorzystuje się linie komunikacyjne, w których wykorzystywane są różne media fizyczne: przewody telefoniczne i telegraficzne zawieszone w powietrzu, ułożone pod ziemią i wzdłuż dna oceanu, miedziane kable koncentryczne i światłowodowe, oplatające wszystkie nowoczesne biura, miedziane skrętki, wszystkie przenikające fale radiowe
Rozważ ogólną charakterystykę linii komunikacyjnych, niezależnie od ich fizycznego charakteru, takie jak:
Przepustowość łącza,
wydajność,
Odporność i
Niezawodność transmisji.
Szerokość linii transmisja jest podstawową cechą kanału komunikacyjnego, ponieważ określa maksymalną możliwą prędkość informacyjną kanału, którazwana przepustowością kanału.
Wzór Nyquista wyraża tę zależność dla kanału idealnego, a wzór Shannona uwzględnia obecność szumu w kanale rzeczywistym.
Klasyfikacja linii komunikacyjnych
Opisując system techniczny, który przesyła informacje między węzłami sieci, w literaturze można znaleźć kilka nazw:
linia komunikacyjna,
kanał złożony,
kanał,
Połączyć.
Często terminy te są używane zamiennie iw wielu przypadkach nie stanowi to problemu. Jednocześnie istnieje też specyfika ich użycia.
Link (link) To segment, który zapewnia transfer danych między dwoma sąsiednimi węzłami sieci. Oznacza to, że łącze nie zawiera pośrednich urządzeń przełączających i multipleksujących.
Kanał najczęściej oznaczają część przepustowości łącza używaną niezależnie podczas przełączania. Na przykład łącze w sieci podstawowej może składać się z 30 kanałów, z których każdy ma przepustowość 64 Kb/s.
Okrążenie
Jest ścieżką między dwoma węzłami końcowymi sieci. Łącze splatane tworzą oddzielne ogniwa pośrednie i interkonekty w przełącznikach. Często epitet „złożony” jest pomijany, a termin „kanał” jest używany w odniesieniu zarówno do kanału złożonego, jak i kanału między sąsiednimi węzłami, to znaczy w obrębie łącza.Linia komunikacyjna może być używany jako synonim dowolnego z pozostałych trzech terminów.
Nie bądź zbyt surowy w kwestii pomieszania terminologii. Dotyczy to zwłaszcza różnic w terminologii tradycyjnej telefonii i nowszej dziedziny - sieci komputerowych. Proces konwergencji tylko zaostrzył problem terminologiczny, ponieważ wiele mechanizmów tych sieci stało się powszechnych, ale zachowało kilka (czasem więcej) nazw z każdego obszaru.
Ponadto istnieją obiektywne powody niejednoznacznego rozumienia terminów. Na ryc. 8.1 przedstawia dwie opcje linii komunikacyjnej. W pierwszym przypadku (ryc. 8.1, a) linia składa się z odcinka kabla o długości kilkudziesięciu metrów i jest łączem.
W drugim przypadku (ryc. 8.1, b) linia komunikacyjna jest kanałem złożonym wdrożonym w sieci z komutacją łączy. Taka sieć może być siecią podstawową lub siecią telefoniczną.
Jednak w przypadku sieci komputerowej linia ta jest łączem, ponieważ łączy dwa sąsiednie węzły, a wszystkie przełączające urządzenia pośrednie są przezroczyste dla tych węzłów. Przyczyna wzajemnego nieporozumienia na poziomie pojęć informatyków i specjalistów od sieci podstawowych jest tutaj oczywista.
Sieci pierwotne są tworzone specjalnie w celu świadczenia usług kanałów transmisji danych dla komputerów i sieci telefoniczne, o których w takich przypadkach mówią, że działają „na górze” sieci podstawowych i są sieciami nałożonymi.
Charakterystyka linii komunikacyjnej
Ty i ja musimy zrozumieć takie pojęcia jak: harmoniczny, rozkład spektralny (widmo) sygnału,
szerokość widma sygnału, wzory Fouriera, zakłócenia zewnętrzne, wewnętrznezakłócenia lub zakłócenia, tłumienie sygnału, tłumienie liniowe, oknoprzezroczystość, bezwzględny poziom mocy, poziom względny
moc, próg czułości odbiornika, impedancja falowa,
odporność linii, połączenie elektryczne, połączenie magnetyczne,
sygnał indukowany, przesłuchy bliskiego końca, przesłuchy
dalekosiężne zakłócenia, ochrona kabli, niezawodność transmisji
dane, bitowa stopa błędów, przepustowość, przepustowość
zdolność, fizyczne lub liniowe, kodowanie, sygnał nośny,
częstotliwość nośna, modulacja, zegar, baud.
Zacznijmy.
Analiza widmowa sygnałów na liniach komunikacyjnych
Ważną rolę w określaniu parametrów linii komunikacyjnych przypisuje się rozkładowi widmowemu sygnału przesyłanego tą linią. Z teorii analizy harmonicznej wiadomo, że każdy proces okresowy można przedstawić jako sumę oscylacji sinusoidalnych o różnych częstotliwościach i amplitudach (rys. 8.3).
Każda składowa sinusoidy nazywana jest również harmoniczną, a zbiór wszystkich har-
Monique nazywa się rozkładem widmowym lub widmem oryginalnego sygnału.
Szerokość widma sygnału to różnica między maksymalną i minimalną częstotliwością zestawu sinusoid, które składają się na oryginalny sygnał.
Sygnały nieokresowe można przedstawić jako całkę sygnałów sinusoidalnych o ciągłym spektrum częstotliwości. W szczególności rozkład widmowy idealnego impulsu (moc jednostkowa i zerowy czas trwania) obejmuje składowe całego widma częstotliwości od -oo do +oo (rys. 8.4).
Technika znajdowania widma dowolnego sygnału źródłowego jest dobrze znana. Dla niektórych sygnałów, które są opisane analitycznie (na przykład dla sekwencji prostokątnych impulsów o tym samym czasie trwania i amplitudzie), widmo można łatwo obliczyć na podstawie
Wzory Fouriera.Dla sygnałów dowolna forma W praktyce widmo można znaleźć za pomocą specjalnych przyrządów - analizatorów widma, które mierzą widmo sygnału rzeczywistego i wyświetlają na ekranie amplitudy składowych harmonicznych, drukują je na drukarce lub przesyłają do przetwarzania i przechowywania do komputer.
Zniekształcenie sinusoidy dowolnej częstotliwości przez linię nadawczą prowadzi ostatecznie do zniekształcenia amplitudy i kształtu przesyłanego sygnału dowolnego rodzaju. Zniekształcenie występuje, gdy sinusoidy o różnych częstotliwościach nie są jednakowo zniekształcone.
Jeśli jest to sygnał analogowy przekazujący mowę, to barwa głosu zmienia się z powodu zniekształcenia alikwotów - częstotliwości bocznych. Podczas przesyłania sygnałów impulsowych typowych dla sieci komputerowych dochodzi do zniekształcenia harmonicznych niskich i wysokich częstotliwości, w wyniku czego czoła impulsów tracą swój prostokątny kształt (rys. 8.5) i sygnały mogą być słabo rozpoznawane na końcu linii odbiorczej .
Przesyłane sygnały są zniekształcone z powodu niedoskonałych linii komunikacyjnych. Idealne medium transmisyjne, które nie zakłóca przesyłanego sygnału, powinno mieć co najmniej zerową rezystancję, pojemność i indukcyjność. Jednak w praktyce, na przykład, przewody miedziane zawsze reprezentują pewną kombinację aktywnych obciążeń rezystancyjnych, pojemnościowych i indukcyjnych rozłożonych na długości (rys. 8.6). W rezultacie sinusoidy o różnych częstotliwościach są przenoszone przez te linie w różny sposób.
Oprócz zniekształceń sygnału wynikających z nieidealnych parametrów fizycznych linii komunikacyjnej, występują również zakłócenia zewnętrzne, które przyczyniają się do zniekształcenia przebiegu na wyjściu linii. Ta interferencja jest tworzona przez różne silniki elektryczne, urządzenia elektroniczne, atmosferycznezjawiska itp. Mimo zastosowanych przez projektantów kabli środków ochronnych oraz obecności urządzeń wzmacniających i przełączających nie jest możliwe pełne skompensowanie wpływu zakłóceń zewnętrznych. Oprócz zakłóceń zewnętrznych w kablu występują również zakłócenia wewnętrzne – tzw. indukcja jednej pary przewodów do drugiej. W rezultacie sygnały na wyjściu linii komunikacyjnej mogą:mają zniekształcony kształt (jak pokazano na rysunku 8.5).
Tłumienie i impedancja charakterystyczna
Stopień zniekształcenia sygnałów sinusoidalnych przez linie komunikacyjne jest szacowany na podstawie takich charakterystyk, jak tłumienie i szerokość pasma. Tłumienie pokazuje, jak bardzo spada moc referencyjnego sygnału sinusoidalnego na wyjściu linii komunikacyjnej w stosunku do mocy sygnału na wejściu tej linii. Tłumienie (A) jest zwykle mierzone w decybelach (dB) i obliczane według następującego wzoru:
Tutaj Рout to moc sygnału na wyjściu liniowym, Рin to moc sygnału na wejściu liniowym. Ponieważ tłumienie zależy od długości linii komunikacyjnej, jako charakterystykę linii komunikacyjnej stosuje się:zwane tłumieniem liniowym, czyli tłumienie na linii komunikacyjnej o określonej długości. W przypadku kabli LAN długość ta wynosi zwykle 100 m, ponieważ ta wartość jest maksymalną długością kabla dla wielu technologii LAN. Dla terytorialnych linii komunikacyjnych tłumienie liniowe mierzone jest dla odległości 1 km.
Zazwyczaj tłumienie charakteryzują pasywne odcinki linii komunikacyjnej, składające się z kabli i przekrojów, bez wzmacniaczy i regeneratorów.
Ponieważ moc sygnału wyjściowego kabla bez wzmacniaczy pośrednich jest mniejsza niż moc sygnału wejściowego, tłumienie kabla jest zawsze ujemne.
Stopień tłumienia mocy sygnału sinusoidalnego zależy od częstotliwości sinusoidy i ta zależność jest również wykorzystywana do scharakteryzowania linii komunikacyjnej (rys. 8.7).
Najczęściej przy opisywaniu parametrów linii komunikacyjnej wartości tłumienia podawane są tylko dla kilku częstotliwości. Wynika to z jednej strony z chęci uproszczenia pomiarów przy sprawdzaniu jakości linii. Z drugiej strony w praktyce często z góry znana jest częstotliwość podstawowa przesyłanego sygnału, czyli częstotliwość, której harmoniczna ma największą amplitudę i moc. Dlatego wystarczy znać tłumienie na tej częstotliwości, aby w przybliżeniu oszacować zniekształcenie sygnałów przesyłanych linią.
UWAGA
Jak wspomniano powyżej, tłumienie jest zawsze ujemne, ale znak minus jest często pomijany, a czasami pojawia się zamieszanie. Stwierdzenie, że jakość linii komunikacyjnej jest tym wyższa, tym większe (biorąc pod uwagę znak) tłumienie jest całkowicie poprawne. Jeśli zignorujemy znak, czyli pamiętamy o bezwzględnej wartości tłumienia, to tłumienie lepszej jakości linii jest mniejsze. Podajmy przykład. Do okablowania wewnętrznego w budynkach stosuje się skrętkę dwużyłową kategorii 5. Kabel ten, na którym działają prawie wszystkie technologie LAN, charakteryzuje się tłumieniem nie mniejszym niż -23,6 dB dla częstotliwości 100 MHz przy długości kabla 100 m. b ma tłumienie przy częstotliwości 100 MHz nie mniejszej niż -20,6 dB. Otrzymujemy to - 20,6> -23,6, ale 20,6< 23,6.
Na ryc. 8.8 przedstawia typowe tłumienie w funkcji częstotliwości dla nieekranowanych skrętek kategorii 5 i 6.
Kabel optyczny ma znacznie niższe (w wartości bezwzględnej) wartości tłumienia, zwykle w zakresie od -0,2 do -3 dB przy długości kabla 1000 m, co oznacza, że jest lepszej jakości niż skrętka dwużyłowa. Prawie wszystkie światłowody mają złożoną zależność tłumienia od długości fali, która ma trzy tzw. okna przezroczystości. Na ryc. 8.9 pokazuje charakterystyczną zależność tłumienia dla światłowodu. Z rysunku widać, że obszar efektywnego wykorzystania nowoczesnych włókien ogranicza się do długości fal 850 nm, 1300 nm i 1550 nm (odpowiednio 35 THz, 23 THz i 19,4 THz). Okno 1550 nm zapewnia najmniejszą stratę, a tym samym maksymalny zasięg przy stałej mocy nadajnika i stałej czułości odbiornika
Jako cecha mocy sygnału, bezwzględna i względna
względne poziomy mocy. Bezwzględny poziom mocy jest mierzony w
watów, względny poziom mocy, taki jak tłumienie, jest mierzony w decy-
bela. W tym przypadku jako bazową wartość mocy, w stosunku do której
mierzona jest moc sygnału, przyjmowana jest wartość 1 mW. Zatem,
względny poziom mocy p jest obliczany według następującego wzoru:
Tutaj P to bezwzględna moc sygnału w miliwatach, a dBm to jednostka miary.
względny poziom mocy renu (decybele na mW). Względny
wartości mocy są wygodne do wykorzystania przy obliczaniu budżetu energetycznego
że linie komunikacyjne.
Niezwykła prostota obliczeń stała się możliwa dzięki temu, że as
do danych początkowych użyto względnych wartości mocy wejściowej
sygnały i sygnały wyjściowe. Wartość y użyta w przykładzie nazywa się
próg czułości odbiornika i reprezentuje minimalną moc
sygnał na wejściu odbiornika, na którym jest w stanie prawidłowo zlokalizować
znać dyskretne informacje zawarte w sygnale. Jest oczywiste, że dla
normalna praca linii komunikacyjnej, konieczne jest, aby minimalna moc
sygnał nadajnika, nawet osłabiony tłumieniem linii komunikacyjnej, przekroczony
próg czułości odbiornika: x - A> y. Sprawdzenie tego warunku to
jest istotą obliczania budżetu energetycznego linii.
Ważny parametr miedziana linia komunikacyjna to jej charakterystyczna impedancja,
reprezentujący całkowity (złożony) opór, który spełnia
fala elektromagnetyczna o określonej częstotliwości podczas propagacji wzdłuż jednej
jednorodny łańcuch. Impedancja charakterystyczna jest mierzona w omach i zależy od takich
parametry linii komunikacyjnej, takie jak rezystancja czynna, indukcyjność liniowa
i pojemności liniowej, a także od częstotliwości samego sygnału. Impedancja wyjściowa
nadajnik powinien być dobrany do impedancji charakterystycznej linii,
w przeciwnym razie tłumienie sygnału będzie nadmierne.
Odporność i niezawodność
Odporność linii, jak sama nazwa wskazuje, określa zdolność linii do wytrzymania wpływu szumu generowanego w środowisku zewnętrznym lub na wewnętrznych przewodach samego kabla. Odporność linii zależy od rodzaju zastosowanego medium fizycznego, a także od środków ekranowania i tłumienia samej linii. Linie radiowe są najmniej odporne na zakłócenia, linie kablowe mają dobrą stabilność, a linie światłowodowe, które są niewrażliwe na zewnętrzne promieniowanie elektromagnetyczne, są doskonałe. Zazwyczaj, w celu zmniejszenia zakłóceń powodowanych przez zewnętrzne pola elektromagnetyczne, przewodniki są ekranowane i/lub skręcane.
Sprzężenie elektryczne i magnetyczne to parametry kabla miedzianego, które również są wynikiem zakłóceń. Połączenie elektryczne jest określone przez stosunek prądu indukowanego w dotkniętym obwodzie do napięcia działającego w obwodzie wpływającym. Sprzężenie magnetyczne to stosunek siły elektromotorycznej indukowanej w dotkniętym obwodzie do prądu w obwodzie wpływającym. Sprzężenie elektryczne i magnetyczne skutkuje indukowanymi sygnałami (przebiciami) w uszkodzonym obwodzie. Istnieje kilka różnych parametrów charakteryzujących odporność kabla na zakłócenia.
Near End Cross Talk (NEXT) określa stabilność kabla, gdy zakłócenia są powodowane przez sygnał generowany przez nadajnik podłączony do jednej z sąsiednich par na tym samym końcu kabla, co ten podłączony do danego kabla. rys. 8.10)). Wykładnik NEXT, wyrażony w decybelach, jest równy 10 lg Pout / Pind> gdzie Pout jest mocą sygnału wyjściowego, Pind jest mocą sygnału indukowanego.
Im niższa wartość NEXT, tym lepszy kabel... Na przykład w przypadku skrętki kategorii 5 wartość NEXT powinna wynosić mniej niż -27 dB przy 100 MHz.
Far End Cross Talk (FEXT) umożliwia ocenę odporności kabla na zakłócenia, gdy nadajnik i odbiornik są połączone z różnymi końcami kabla. Oczywiście ten wskaźnik powinien być lepszy niż NEXT, ponieważ sygnał dociera do drugiego końca kabla, tłumiony przez tłumienie każdej pary.
Wartości NEXT i FEXT są zwykle stosowane do kabla składającego się z kilku skręconych par, ponieważ w tym przypadku wzajemne zakłócenia jednej pary na drugą mogą osiągnąć znaczne wartości. Dla pojedynczego kabla koncentrycznego (czyli składającego się z jednego ekranowanego rdzenia) ten wskaźnik nie ma sensu, a dla podwójnego kabla koncentrycznego również nie ma zastosowania ze względu na wysoki stopień ochrony każdego rdzenia. Światłowody nie powodują również zauważalnych wzajemnych zakłóceń.
Ze względu na fakt, że w niektórych nowych technologiach dane są przesyłane jednocześnie przez kilka skręconych par, od niedawna zaczęto stosować również wskaźniki przesłuchu z prefiksem PS (PowerSUM - kombinowany odbiór), takie jak PS NEXT i PS FEXT. Wskaźniki te odzwierciedlają rezystancję kabla na całkowitą moc przesłuchu na jednej z par kabli ze wszystkich pozostałych par transmisyjnych (rys. 8.11).
Kolejnym praktycznie ważnym wskaźnikiem jest ochrona kabla (tłumienie/przesłuchy, ACR). Bezpieczeństwo definiuje się jako różnicę między pożądanym sygnałem a poziomem zakłóceń. Im wyższa wartość ochrony kabla, tym bardziej, zgodnie ze wzorem Shannona, o potencjalnie wyższym
prędkość może przesyłać dane, ale ten kabel. Na ryc. 8.12 przedstawia typową charakterystykę zależności odporności nieekranowanej skrętki dwużyłowej od częstotliwości sygnału.
Wierność transmisji danych charakteryzuje prawdopodobieństwo zniekształcenia każdego przesyłanego bitu danych. Jest to czasami określane jako bitowa stopa błędów (BER). Wartość BER dla linii komunikacyjnych bez dodatkowych środków ochrony przed błędami (na przykład kody samokorygujące lub protokoły z retransmisją zniekształconych ramek) wynosi z reguły 10-4-10-6, w światłowodowych liniach komunikacyjnych - 10 ~ 9. Wartość niezawodności transmisji danych np. 10-4 wskazuje, że średnio na 10 000 bitów wartość jednego bitu jest zniekształcona.
Często za częstotliwości odcięcia uważa się częstotliwości, przy których moc sygnału wyjściowego jest zmniejszona o połowę w stosunku do sygnału wejściowego, co odpowiada tłumieniu -3 dB. Jak zobaczymy później, przepustowość ma największy wpływ na maksymalną możliwą szybkość przesyłania danych przez linię komunikacyjną. Przepustowość zależy od rodzaju linii i jej długości. Na ryc. 8.13 pokazuje przepustowość linii komunikacyjnych różne rodzaje, a także najczęściej wykorzystywane zakresy częstotliwości w technice komunikacyjnej
Przykładowo, skoro dla łączy cyfrowych jest zawsze definiowany protokół warstwy fizycznej, który ustala przepływność transmisji danych, to zawsze znana jest dla nich przepustowość – 64 Kbit/s, 2 Mbit/s itd.
W tych przypadkach, gdy trzeba tylko wybrać, który z wielu istniejących protokołów ma być używany na danej linii, inne cechy linii, takie jak przepustowość, przesłuchy, odporność na zakłócenia itp. są bardzo ważne.
Przepustowość, podobnie jak szybkość transmisji danych, jest mierzona w bitach na sekundę (bps), a także w jednostkach pochodnych, takich jak kilobity na sekundę (Kbps) itp.
Przepustowość linii komunikacyjnych i sprzętu sieci komunikacyjnej wynosi
Jest mierzony w bitach na sekundę, a nie bajtach na sekundę. Wynika to z faktu, żedane w sieci są przesyłane sekwencyjnie, to znaczy bit po bicie, a nie równolegle, bajty, jak to ma miejsce między urządzeniami wewnątrz komputera. Takie jednostki miary,w kilobitach, megabitach lub gigabitach, w technologie siecioweściśle odpowiadają potęgom 10(to znaczy kilobit to 1000 bitów, a megabit to 1 000 000 bitów), jak to jest zwyczajowe we wszystkich
gałęzie nauki i techniki, a nie, jak to jest w zwyczaju, potęgi dwójki zbliżone do tych liczbw programowaniu, gdzie przedrostek „kilo” to 210 = 1024, a „mega” to 220 = 1 048 576.
Przepustowość linii komunikacyjnej zależy nie tylko od jej cech, takich jak
zarówno tłumienie jak i szerokość pasma, ale także z widma transmitowanych sygnałów.
Jeśli znaczące harmoniczne sygnału (to znaczy te harmoniczne, których amplitudy są
wnieść główny wkład w wynikowy sygnał) wpadają w pasmo przenoszenia
linia, wtedy taki sygnał będzie dobrze transmitowany przez tę linię komunikacyjną,
a odbiorca będzie w stanie poprawnie rozpoznać przesyłane przez niego informacje
nadajnika (rys. 8.14, a). Jeśli znaczące harmoniczne wykraczają poza
przepustowość linii komunikacyjnej, sygnał znacznie się zniekształci;
Xia, a odbiornik popełni błąd podczas rozpoznawania informacji (rys. 8.14, b).
Bity i bod
Wybór sposobu prezentacji informacji dyskretnych w postaci sygnałów,
przesyłane przez linię komunikacyjną nazywa się kodowaniem fizycznym lub liniowym.
Widmo sygnałów zależy od wybranej metody kodowania i odpowiednio
pojemność linii.
Tak więc dla jednej metody kodowania linia może mieć jedną
przepustowość, a po drugie - inny. Na przykład skrętka
Rii 3 może przesyłać dane z przepustowością 10 Mb/s z
sobe kodowanie warstwy fizycznej standardu 10ВаБе-Т i 33 Mbit / s metodą
sobe standard kodowania 100Вase-Т4.
Zgodnie z głównym postulatem teorii informacji każda dostrzegalna, nieprzewidywalna zmiana w odbieranym sygnale niesie informację. Stąd wynika, żesinusoida, w której amplituda, faza i częstotliwość pozostają niezmienione, informacja nie jestniesie, ponieważ zmiana sygnału, chociaż występuje, jest absolutnie przewidywalna. Podobnie impulsy na magistrali zegara komputera nie przenoszą informacji,ponieważ ich zmiany są również stałe w czasie. Ale impulsów na szynie danych nie można przewidzieć z góry, to czyni je informacyjnymi, niosą informacje
pomiędzy poszczególnymi blokami lub urządzeniami komputera.
W większości metod kodowania stosuje się zmianę dowolnego parametru sygnału okresowego - częstotliwość, amplitudę i fazę sinusoidy lub znak potencjału sekwencji impulsów. Sygnał okresowy, którego parametry ulegają zmianom, nazywamy sygnałem nośnym, a jego częstotliwość, jeśli sygnał jest sinusoidalny, nazywamy częstotliwością nośną. Proces zmiany parametrów sygnału nośnego zgodnie z przesyłaną informacją nazywamy modulacją.
Jeżeli sygnał zmienia się w taki sposób, że można wyróżnić tylko dwa jego stany, to każda jego zmiana będzie odpowiadać najmniejszej jednostce informacji - bitowi. Jeśli sygnał może mieć więcej niż dwa rozróżnialne stany, to każda jego zmiana będzie niosła kilka bitów informacji.
Transmisja informacji dyskretnych w sieciach telekomunikacyjnych odbywa się w czasie, to znaczy sygnał zmienia się w ustalonym przedziale czasu, zwanym cyklem. Odbiorca informacji uważa, że na początku każdego cyklu na jego wejście pojawiają się nowe informacje. W takim przypadku niezależnie od tego, czy sygnał powtarza stan z poprzedniego cyklu, czy też ma inny stan niż poprzedni, odbiornik otrzymuje nową informację z nadajnika. Np. jeśli cykl zegara wynosi 0,3 s, a sygnał ma dwa stany i 1 jest zakodowany z potencjałem 5 V, to obecność sygnału 5 V na wejściu odbiornika przez 3 sekundy oznacza odbieranie informacji reprezentowanych przez liczba binarna 1111111111.
Liczba zmian parametru informacyjnego sygnału okresowego nośnej na sekundę jest mierzona w bodach. Jedna bod to jedna zmiana parametru informacyjnego na sekundę. Na przykład, jeśli cykl transmisji informacji wynosi 0,1 sekundy, to sygnał zmienia się z prędkością 10 bodów. Tak więc szybkość transmisji jest całkowicie zdeterminowana przez rozmiar cyklu.
Szybkość informacji jest mierzona w bitach na sekundę i generalnie nie jest taka sama jak szybkość transmisji. Może być wyższa lub niższa niż prędkość
zmiany parametru informacyjnego mierzonego w bodach. Ta zależność zależy od liczby stanów sygnału. Na przykład, jeśli sygnał ma więcej niż dwa rozróżnialne stany, to przy równych cyklach zegara i odpowiednim sposobie kodowania, szybkość informacji w bitach na sekundę może być wyższa niż szybkość zmiany sygnału informacyjnego w bodach.
Niech parametrami informacyjnymi będą faza i amplituda sinusoidy, a przy 0, 90, 180 i 270 ° występują 4 stany fazowe oraz dwie wartości amplitudy sygnału, wówczas sygnał informacyjny może mieć 8 stanów rozróżnialnych. Oznacza to, że każdy stan tego sygnału niesie informacje w 3 bitach. W tym przypadku modem pracujący z prędkością 2400 bodów (zmieniający sygnał informacyjny 2400 razy na sekundę) przesyła informacje z prędkością 7200 bps, ponieważ przy jednej zmianie sygnału przesyłane są 3 bity informacji.
Jeśli sygnał ma dwa stany (to znaczy przenosi informacje w 1 bicie), to prędkość informacji zwykle pokrywa się z liczbą bodów. Jednak odwrotny obraz można zaobserwować, gdy szybkość informacji jest mniejsza niż szybkość zmiany sygnału informacyjnego w bodach. Dzieje się tak, gdy w celu niezawodnego rozpoznawania informacji użytkownika przez odbiornik, każdy bit w sekwencji jest kodowany z kilkoma zmianami w parametrze informacyjnym sygnału nośnego. Na przykład, gdy wartość pojedynczego bitu jest zakodowana impulsem dodatnim, a wartość bitu zerowego impulsem o ujemnej polaryzacji, sygnał fizyczny zmienia swój stan dwukrotnie z każdym przesyłanym bitem. Przy tym kodowaniu szybkość linii w bitach na sekundę jest o połowę mniejsza niż w bodach.
Im wyższa częstotliwość okresowego sygnału nośnej, tym wyższa może być częstotliwość modulacji i większa może być szerokość pasma linii komunikacyjnej.
Jednak z drugiej strony wraz ze wzrostem częstotliwości okresowego sygnału nośnego zwiększa się również szerokość widma tego sygnału.
Linia przesyła to spektrum sinusoid z tymi zniekształceniami, które są określone przez jej szerokość pasma. Im większa rozbieżność pomiędzy szerokością pasma linii a szerokością widmową transmitowanych sygnałów informacyjnych, tym bardziej sygnały są zniekształcone i tym bardziej prawdopodobne są błędy w rozpoznawaniu informacji przez stronę odbiorczą, co oznacza, że możliwa prędkość transmisji informacji okazuje się być niższy.
Stosunek przepustowości do przepustowości
Zależność między przepustowością linii a jej przepustowością, niezależnie od przyjętej metody fizycznego kodowania, ustalił Claude Shannon:
C = F log 2 (1 + Pc / Psh) -
Tutaj C to przepustowość linii w bitach na sekundę, F to przepustowość linii w hercach, Pc to moc sygnału, Psh to moc szumów.
Z tej zależności wynika, że nie ma teoretycznego limitu przepustowości dla linii o stałej przepustowości. Jednak w praktyce taki limit istnieje. Rzeczywiście, możliwe jest zwiększenie przepustowości linii poprzez zwiększenie mocy nadajnika lub zmniejszenie mocy szumów (zakłóceń) w linii komunikacyjnej. Oba te elementy są bardzo trudne do zmiany. Wzrost mocy nadajnika prowadzi do znacznego wzrostu jego rozmiarów i kosztów. Obniżenie poziomu hałasu wymaga użycia specjalnych kabli z dobrym ekrany ochronne, co jest bardzo drogie, a także zmniejszenie szumów w nadajniku i sprzęcie pośrednim, co nie jest łatwe do osiągnięcia. Dodatkowo wpływ mocy sygnału użytecznego i szumu na przepustowość jest ograniczony przez zależność logarytmiczną, która rośnie znacznie wolniej niż wprost proporcjonalna. Tak więc przy dość typowym początkowym stosunku mocy sygnału do szumu, 100-krotny wzrost mocy nadajnika da tylko 15% wzrost przepustowości linii.
Zasadniczo zbliżony do formuły Shannona jest inny wskaźnik uzyskany przez Nyquista, który również określa maksymalną możliwą przepustowość linii komunikacyjnej, ale bez uwzględnienia szumu w linii:
C = 2Flog2M.
Tutaj M jest liczbą rozróżnialnych stanów parametru informacyjnego.
Jeżeli sygnał ma dwa rozróżnialne stany, to przepustowość jest równa dwukrotności przepustowości linii komunikacyjnej (rys. 8.15, a). Jeżeli nadajnik do kodowania danych wykorzystuje więcej niż dwa stabilne stany sygnału, to zwiększa się przepustowość linii, ponieważ w jednym cyklu pracy nadajnik przesyła kilka bitów pierwotnych danych, np. 2 bity przy obecności czterech rozróżnialnych stanów sygnału ( Ryc. 8.15, b).
Chociaż formuła Nyquista nie uwzględnia wprost obecności szumu, pośrednio
jego wpływ znajduje odzwierciedlenie w doborze liczby stanów sygnału informacyjnego
nala. Aby zwiększyć przepustowość linii komunikacyjnej, należy zwiększyć liczbę stanów, ale w praktyce zapobiega to hałasowi na linii. Na przykład przepustowość linii, której sygnał pokazano na ryc. 8.15, b, można podwoić, używając nie 4, ale 16 poziomów do zakodowania danych. Jeśli jednak amplituda szumu co jakiś czas przekroczy różnicę pomiędzy sąsiednimi poziomami, to odbiornik nie będzie w stanie stabilnie rozpoznać przesyłanych danych. W związku z tym liczba możliwych stanów sygnału jest w rzeczywistości ograniczona stosunkiem mocy sygnału do szumu, a wzór Nyquista określa maksymalną szybkość przesyłania danych w przypadku, gdy liczba stanów została już wybrana z uwzględnieniem możliwości stabilnego rozpoznawania przez odbiorcę.
Skrętka ekranowana i nieekranowana
Zakręcona para zwany skręconą parą przewodów. Ten rodzaj medium transmisji danych jest bardzo popularny i stanowi podstawę dużej liczby kabli zarówno wewnętrznych, jak i zewnętrznych. Kabel może składać się z kilku skręconych par (kable zewnętrzne zawierają czasem nawet kilkadziesiąt takich par).
Skręcanie przewodów zmniejsza wpływ zewnętrznych i wzajemnych zakłóceń na pożądane sygnały przesyłane kablem.
Główne cechy konstrukcji kabla pokazano schematycznie na ryc. 8.16.
Kable skrętkowe są symetryczny , to znaczy składają się z dwóch identycznych strukturalnie przewodników. Zbalansowany kabel skrętkowy może być: ekranowany i nieekranowany.
Konieczne jest rozróżnienie między elektrycznością izolacja żył przewodzących, która jest dostępna w dowolnym kablu, odelektromagnetycznyizolacja. Pierwsza składa się z nieprzewodzącej warstwy dielektrycznej - papieru lub polimeru, takiego jak polichlorek winylu lub polistyren. W drugim przypadku, poza izolacją elektryczną, żyły przewodzące umieszczone są również w osłonie elektromagnetycznej, którą najczęściej wykorzystuje się jako przewodzący oplot miedziany.
Oparte na kabluSkrętka nieekranowana,używany do okablowania
wewnątrz budynku, podzielone według międzynarodowych standardów na kategorie (od 1 do 7).
Kable kategorii 1 stosować tam, gdzie wymagania dotyczące prędkości są
są minimalne. Jest to zwykle kabel do cyfrowej i analogowej transmisji głosu.
i niski (do 20 Kbps) transfer danych. Do 1983 roku było
nowy typ kabla do okablowania telefonicznego.
Kable kategorii 2 zostały po raz pierwszy użyte przez IBM do budowy
własny system kablowy. Głównym wymaganiem dla kabli tej kategorii jest:
Rii - możliwość przesyłania sygnałów o widmie do 1 MHz.
Kable kategorii 3 zostały znormalizowane w 1991 roku. Norma EIA-568
określił charakterystyki elektryczne kabli dla częstotliwości w zakresie do
16 MHz. Kable kategorii 3 przeznaczone zarówno do transmisji danych, jak i
oraz do transmisji głosu, stanowią obecnie podstawę wielu systemów kablowych
Budynki.
Kable kategorii 4 stanowią nieco ulepszoną wersję
białe kategorii 3. Kable kategorii 4 muszą wytrzymać testy przez godzinę.
do transmisji sygnału 20 MHz i zapewniają zwiększoną odporność na zakłócenia
wysoka prędkość i niska utrata sygnału. W praktyce są rzadko używane.
Kable kategorii 5 zostały specjalnie zaprojektowane, aby wspierać wysokie
szybkie protokoły. Ich cechy określane są w zakresie do
100 MHz. Większość szybkie technologie(FDDI, szybki Ethernet,
ATM i Gigabit Ethernet) koncentrują się na stosowaniu skrętek
5. Kabel kategorii 5 zastąpił kabel kategorii 3, a dziś
wszystko nowe systemy kablowe na tego typu budowane są duże budynki
kabel (w połączeniu ze światłowodem).
Kable zajmują szczególne miejsce kategorie 6 i 7, które przemysł zaczął produkować stosunkowo niedawno. Dla kabla kategorii 6 specyfikacje są określone do 250 MHz, a dla kabli kategorii 7 do 600 MHz. Kable kategorii 7 muszą być ekranowane, zarówno każda para, jak i cały kabel jako całość. Kabel kategorii 6 może być ekranowany lub nieekranowany. Głównym celem tych kabli jest obsługa szybkich protokołów w przypadku kabli o długości większej niż kabel UTP kategorii 5.
Wszystkie kable UTP, niezależnie od kategorii, dostępne są w wersji 4-parowej. Każda z czterech par kabli ma określony kolor i rozstaw. Zwykle dwie pary służą do transmisji danych i dwie do transmisji głosu.
Światłowód
Światłowódskłada się z cienkich (5-60 mikronów) elastycznych włókien szklanych (światłowód), przez które propagują się sygnały świetlne. Jest to kabel najwyższej jakości - zapewnia transmisję danych z bardzo dużą prędkością (do 10 Gbit/s i więcej), a ponadto lepiej niż inne rodzaje medium transmisyjnego zapewnia ochronę danych przed zakłóceniami zewnętrznymi (ze względu na charakter propagacji światła, takie sygnały są łatwo ekranowane).
Każdy światłowód składa się z centralnego przewodnika światła (rdzenia) - włókna szklanego i szklanej powłoki, która ma niższy współczynnik załamania niż rdzeń. Rozchodzące się wzdłuż rdzenia promienie świetlne nie wykraczają poza jego granice, odbijając się od warstwy okrywającej muszli. W zależności od rozkładu współczynnika załamania światła i wielkości średnicy rdzenia występują:
światłowód wielomodowy ze skokową zmianą współczynnika załamania światła (rys.8.17, a)\
światłowód wielomodowy z płynną zmianą współczynnika załamania światła (ryc. 8.17, b) \
światłowód jednomodowy (rys.8.17, v).
Termin „mod” opisuje tryb propagacji promieni świetlnych w rdzeniu kabla.
W kablu jednomodowym(Single Mode Fibre, SMF) wykorzystuje środkowy przewodnik o bardzo małej średnicy, współmiernej do długości fali światła - od 5 do 10 mikronów. W tym przypadku praktycznie wszystkie promienie świetlne rozchodzą się wzdłuż osi optycznej światłowodu bez odbijania się od przewodnika zewnętrznego. Produkcja ponad
V kable wielomodowe(Multi Mode Fiber, MMF) wykorzystuje szersze rdzenie wewnętrzne, które są łatwiejsze w produkcji. W kablach wielomodowych wiele wiązek światła występuje jednocześnie w przewodzie wewnętrznym, odbijając się od przewodu zewnętrznego pod różnymi kątami. Nazywa się kąt odbicia wiązki moda promień. W kablach wielomodowych ze stopniową zmianą współczynnika załamania, tryb odbicia promieni jest złożony. Powstające zakłócenia powodują degradację jakości przesyłanego sygnału, co prowadzi do zniekształcenia przesyłanych impulsów w światłowodzie wielomodowym. Z tego powodu specyfikacje Kable wielomodowe są gorsze niż kable jednomodowe.
W efekcie kable wielomodowe wykorzystywane są głównie do transmisji danych z prędkością nie większą niż 1 Gbit/s na krótkich dystansach (do 300-2000 m), a kable jednomodowe do transmisji danych z ultra-wysokimi prędkościami kilkadziesiąt gigabitów na sekundę (a przy wykorzystaniu technologii DWDM nawet do kilku terabitów na sekundę) na dystansach do kilkudziesięciu, a nawet setek kilometrów (komunikacja dalekobieżna).
Jako źródła światła w kablach światłowodowych stosowane są:
Diody LED lub diody elektroluminescencyjne (dioda emitująca światło, LED);
lasery półprzewodnikowe lub diody laserowe.
W przypadku kabli jednomodowych stosuje się wyłącznie diody laserowe, ponieważ przy tak małej średnicy światłowodu strumień świetlny wytworzony przez diodę LED nie może być skierowany do światłowodu bez dużych strat - ma on zbyt szeroką charakterystykę promieniowania, natomiast dioda laserowa jest wąska. Tańsze emitery LED są używane tylko w kablach wielomodowych.
Koszt kabli światłowodowych nie jest dużo wyższy niż koszt skrętki, ale prace instalacyjne ze światłowodem są znacznie droższe ze względu na pracochłonność operacji i wysoki koszt zużytego sprzętu instalacyjnego.
wnioski
W zależności od rodzaju wyposażenia pośredniego wszystkie linie komunikacyjne dzielą się na analogowe i cyfrowe. W liniach analogowych sprzęt pośredni przeznaczony jest do wzmacniania sygnałów analogowych. Linie analogowe wykorzystują multipleksowanie częstotliwości.
W cyfrowych liniach komunikacyjnych transmitowane sygnały mają skończoną liczbę stanów. W takich liniach stosuje się specjalne urządzenia pośrednie - regeneratory, które poprawiają kształt impulsów i zapewniają ich resynchronizację, czyli przywracają okres ich powtarzania. Sprzęt pośredni do multipleksowania i przełączania sieci pierwotnych działa na zasadzie multipleksowania czasowego kanałów, gdy każdemu kanałowi o niskiej prędkości przydzielany jest pewien ułamek czasu (szczelina czasowa lub kwant) kanału o dużej prędkości.
Szerokość pasma określa zakres częstotliwości transmitowanych przez łącze z akceptowalnym tłumieniem.
Przepustowość łącza komunikacyjnego zależy od jego parametrów wewnętrznych, w szczególności - szerokości pasma, parametrów zewnętrznych - poziomu zakłóceń i stopnia tłumienia zakłóceń oraz przyjętego sposobu kodowania danych dyskretnych.
Wzór Shannona określa maksymalną możliwą przepustowość linii komunikacyjnej przy stałych wartościach przepustowości linii i stosunku mocy sygnału do szumu.
Wzór Nyquista wyraża maksymalną możliwą przepustowość linii komunikacyjnej pod względem przepustowości i liczby stanów sygnału informacyjnego.
Kable skrętkowe dzielą się na nieekranowane (UTP) i ekranowane (STP). Kable UTP są łatwiejsze w produkcji i instalacji, ale kable STP zapewniają wyższy poziom bezpieczeństwa.
Kable światłowodowe mają doskonałe właściwości elektromagnetyczne i mechaniczne, których wadą jest złożoność i wysoki koszt prac instalacyjnych.
- Czym różni się łącze od złożonego kanału komunikacji?
- Czy kanał złożony może składać się z linków? I wzajemnie?
- Czy kanał cyfrowy może przenosić dane analogowe?
- Jakimi charakterystykami linii komunikacyjnych są: poziom hałasu, przepustowość, przepustowość liniowa?
- Jakie środki można podjąć, aby zwiększyć szybkość informacji w linku:
O skrócić długość kabla;
O wybierz kabel o mniejszej rezystancji;
O wybierz kabel o szerszej przepustowości;
Zastosuj metodę kodowania o węższym spektrum.
- Dlaczego nie zawsze jest możliwe zwiększenie przepustowości kanału poprzez zwiększenie liczby stanów sygnału informacyjnego?
- Jaki mechanizm służy do tłumienia zakłóceń w kablach UTP?
- Który kabel przesyła sygnały o wyższej jakości - o wyższej wartości parametru? NASTĘPNY czy mniej?
- Jaka jest szerokość widma idealnego impulsu?
- Wymień typy kabla optycznego.
- Co się stanie, jeśli kabel zostanie wymieniony w działającej sieci? UTP z kablem STP? Opcje odpowiedzi:
Proporcja zniekształconych ramek w sieci zmniejszy się, ponieważ zakłócenia zewnętrzne będą skuteczniej tłumione;
Och nic się nie zmieni;
Proporcja zniekształconych ramek w sieci będzie wzrastać, ponieważ impedancja wyjściowa nadajników nie odpowiada impedancji kabla.
- Dlaczego stosowanie światłowodu w podsystemie poziomym jest problematyczne?
- Znane ilości to:
Minimalna moc nadajnika P out (dBm);
O tłumienie nadążne kabla A (dB/km);
Próg czułości odbiornika P w (dBm).
Wymagane jest znalezienie maksymalnej możliwej długości linii komunikacyjnej, na której sygnały są przesyłane normalnie.
- Jaki byłby teoretyczny limit szybkości transmisji danych w bitach na sekundę dla pasma łącza 20 kHz, jeśli moc nadajnika wynosi 0,01 mW, a moc szumów łącza 0,0001 mW?
- Określ szerokość pasma linii komunikacji dupleksowej dla każdego kierunku, jeśli wiesz, że jej szerokość pasma wynosi 600 kHz, a metoda kodowania wykorzystuje 10 stanów sygnału.
- Oblicz opóźnienie propagacji sygnału i opóźnienie transmisji danych dla przypadku transmisji pakietu 128 bajtów (rozważ prędkość propagacji sygnału równą prędkości światła w próżni 300 000 km/s):
О po skrętce o długości 100 m przy prędkości transmisji 100 Mbit/s;
О po kablu koncentrycznym o długości 2 km z prędkością transmisji 10 Mb/s;
O za pośrednictwem kanału satelitarnego o długości 72 000 km z prędkością transmisji 128 Kbps.
- Oblicz prędkość linii komunikacyjnej, jeśli wiesz, że częstotliwość zegara nadajnika wynosi 125 MHz, a sygnał ma 5 stanów.
- Odbiornik i nadajnik adapter sieciowy podłączony do sąsiednich par kabli UTP. Jaka jest moc przewodzonych zakłóceń na wejściu odbiornika, jeśli nadajnik ma moc 30 dBm, a wskaźnik NASTĘPNY kabel ma -20 dB?
- Niech wiadomo, że modem przesyła dane w trybie pełnego dupleksu z prędkością 33,6 kbps. Ile stanów ma jego sygnał, jeśli przepustowość linii komunikacyjnej wynosi 3,43 kHz?
STRONA 20
Inne podobne prace, które mogą Cię zainteresować |
|||
| 6695. | Architektura bazy danych. Niezależność fizyczna i logiczna | 106,36 KB | |
| Podano następujące definicje banku danych bazy danych i SZBD: Bank danych BnD to system specjalnie zorganizowanych baz danych oprogramowania techniczno-językowego, organizacyjnego i metodologicznego, zaprojektowanych w celu zapewnienia scentralizowanej akumulacji i kolektywnego uniwersalnego wykorzystania danych. Baza danych DB to nazwany zbiór danych, który odzwierciedla stan obiektów i ich relacje w rozważanym obszarze tematycznym. System zarządzania bazą danych DBMS to zestaw języków i ... | |||
| 18223. | Baza danych „Rachunkowość personelu” na przykładzie przedsiębiorstwa LLP „Technologia komunikacji” | 3,34 MB | |
| Szczególne miejsce w tym rzędzie zajmują komputery i inny sprzęt elektroniczny związany z ich wykorzystaniem jako narzędziem racjonalizacji pracy kierowniczej. W ciągu ostatnich kilku lat podniósł się poziom jakości konsumenckich systemów zarządzania bazami danych DBMS: różnorodność obsługiwanych funkcji, przyjazny interfejs użytkownika, interfejs z oprogramowaniem, w szczególności z innymi DBMS, możliwości sieciowe itp. doświadczenie zostało zgromadzone w projektowaniu ... | |||
| 6283. | Wiązanie chemiczne. Charakterystyka wiązania chemicznego: energia, długość, kąt wiązania. Rodzaje wiązań chemicznych. Polaryzacja komunikacji | 2,44 MB | |
| Hybrydyzacja orbitali atomowych. Koncepcja metody orbitali molekularnych. Diagramy energetyczne powstawania orbitali molekularnych dla binarnych cząsteczek homojądrowych. Kiedy tworzy się wiązanie chemiczne, zmieniają się właściwości oddziałujących atomów, a przede wszystkim energia i zajętość ich zewnętrznych orbitali. | |||
| 10714. | KANAŁY POŁĄCZENIA. SIECI KANAŁÓW KOMUNIKACYJNYCH | 67,79 KB | |
| Linia komunikacyjna jest niezbędna część każdy kanał komunikacyjny, którym fale elektromagnetyczne wędrują z punktu nadawczego do punktu odbiorczego (w ogólnym przypadku kanał może zawierać kilka linii, ale częściej ta sama linia jest częścią kilku kanałów). | |||
| 13240. | Transmisja eufemizmów na język rosyjski | 1,44 MB | |
| Szczególnie interesujący jest eufemizm jako zjawisko językowo-kulturowe, gdyż w ostatnich dziesięcioleciach proces powstawania eufemizmów postępuje coraz intensywniej i są one szeroko stosowane w różnych sferach działalności mowy. Badanie eufemizmów w różnych językach pozwala przyczynić się do badania narodowej oryginalności obrazu językowego | |||
| 8010. | Sygnalizacja w komórkach zwierzęcych | 10,89 KB | |
| Pierwszym krokiem jest zawsze wiązanie ligandu m. Związki te regulują wzrost komórek, gdy różne warunki w szczególności podczas embriogenezy, dojrzewania komórek lub ich proliferacji, co jest częścią odpowiedzi immunologicznej. Zazwyczaj sam receptor jest celem autofosforylacji, ale istnieją na to dowody. Żadna z podjednostek nie jest białkami transbłonowymi. | |||
| 8008. | Powierzchnia komórki: receptory, transmisja sygnału | 10,75 KB | |
| Błony plazmy bakteryjnych komórek roślinnych i zwierzęcych zawierają wiele wyspecjalizowanych cząsteczek receptorowych, które oddziałują ze składnikami zewnątrzkomórkowymi w celu wywołania określonych odpowiedzi komórkowych. Niektóre receptory wiążą składniki odżywcze lub metabolity, inne hormony lub neuroprzekaźniki, a jeszcze inne biorą udział w międzykomórkowym rozpoznawaniu i adhezji lub wiązaniu komórek z nierozpuszczalnymi składnikami środowiska zewnątrzkomórkowego. Praca większości układów receptorowych obejmuje następujące etapy: 1 wiązanie ligandu lub ... | |||
| 7176. | ORGANIZACJA BAZ DANYCH I SYSTEMY ZARZĄDZANIA BAZAMI | 116,07 KB | |
| Na przykład, jak System informacyjny możesz wziąć pod uwagę rozkład jazdy pociągów lub książkę danych zamówień. Atrybut zapisany na dowolnym nośniku pamięci nazywany jest elementem danych polem danych lub po prostu polem. Podczas przetwarzania danych często spotyka się obiekty tego samego typu o tych samych właściwościach. | |||
| 13407. | Postrzeganie, gromadzenie, przekazywanie, przetwarzanie i gromadzenie informacji | 8.46 KB | |
| Postrzeganie informacji to proces przekształcania danych wchodzących w system techniczny lub żywy organizm z świat zewnętrzny w formie nadającej się do dalszego użytkowania. Ze względu na percepcję informacji zapewnia się powiązanie systemu z otoczeniem zewnętrznym, którym może być osoba, obserwowany obiekt, zjawisko, proces itp. Percepcja informacji jest niezbędna dla każdego systemu informacyjnego. | |||
| 1956. | Koło zębate walcowe złożone ze śrubowych kół zębatych | 859,59 KB | |
| Koła zębate śrubowe, podobnie jak koła zębate czołowe, są wytwarzane metodą walcowania, patrz Wykład 14, który opiera się na procesie uzębienia maszynowego. I stąd płynie bardzo ważny wniosek: wszystkie podstawowe postanowienia dotyczące uzębienia maszynowego koła zębatego czołowego z zębatką czołową, patrz Wykład 14, obowiązują również dla zazębienia maszynowego koła zębatego śrubowego z zębatką śrubową. Dlatego osobliwością przekładni maszynowej w produkcji kół zębatych śrubowych jest to, że ze względu na pochyloną instalację narzędzia ... | |||
W urządzeniu odbiorczym sygnały wtórne są zamieniane z powrotem na sygnały wiadomości w postaci informacji dźwiękowej, optycznej lub tekstowej.
Etymologia
Słowo „telekomunikacja” pochodzi od nowego łac. elektryk i inne greckie. ἤλεκτρον (elektr, błyszczący metal; bursztyn) i czasownik „dzianina”. Synonimem jest słowo „telecommunication” (z francuskiego télécommunication), używane w krajach anglojęzycznych. Słowo telekomunikacja z kolei pochodzi z greki tele-(τηλε-) - „odległe” i od łac. communicatio - przekaz, przekaz (z łac. communico - uogólniam), czyli znaczenie tego słowa obejmuje również nieelektryczne rodzaje przekazu informacji (za pomocą telegrafu optycznego, dźwięków, ognia na strażnicach, poczty).
Klasyfikacja telekomunikacyjna
Telekomunikacja jest przedmiotem badań dyscypliny naukowej teorii komunikacji elektrycznej.
Według rodzaju przekazu informacji, wszystkie nowoczesne systemy telekomunikację umownie klasyfikuje się jako przeznaczone do transmisji dźwięku, obrazu, tekstu.
W zależności od przeznaczenia komunikatów, rodzaje telekomunikacji mogą być zakwalifikowane do przekazywania informacji o charakterze indywidualnym i masowym.
Pod względem parametrów czasowych rodzaje telekomunikacji mogą działać w: czas rzeczywisty albo przeprowadzanie opóźniona dostawa wiadomości.
Głównymi podstawowymi sygnałami telekomunikacyjnymi są: telefon, nadawanie dźwięku, telefaks, telewizja, telegraf, transmisja danych.
Rodzaje komunikacji
- Linie kablowe - do transmisji wykorzystywane są sygnały elektryczne;
- Komunikacja radiowa - do transmisji wykorzystywane są fale radiowe;
- Komunikacja DV, SV, HF i VHF bez użycia przemienników
- Łączność satelitarna - komunikacja z wykorzystaniem wzmacniacza(ów) kosmicznego(ych)
- Komunikacja radiowa - komunikacja z wykorzystaniem przemiennika(ów) naziemnego(ych)
- Łączność komórkowa - łączność radiowa z wykorzystaniem sieci naziemnych stacji bazowych
- Komunikacja światłowodowa - do transmisji wykorzystywane są fale świetlne.
W zależności od inżynierskiej metody organizacji linie komunikacyjne dzielą się na:
- satelita;
- powietrze;
- ziemski;
- Podwodny;
- pod ziemią.
- Komunikacja analogowa to ciągła transmisja sygnału.
- Komunikacja cyfrowa to przesyłanie informacji w formie dyskretnej (w formie cyfrowej). Sygnał cyfrowy jest analogowy ze względu na swoją fizyczną naturę, ale informacje przesyłane za jego pomocą są określane przez skończony zestaw poziomów sygnału. Do przetwarzania sygnału cyfrowego wykorzystywane są metody numeryczne.
Sygnał
Ogólnie system komunikacji obejmuje:
- urządzenia końcowe: urządzenie końcowe, urządzenie końcowe (terminal), urządzenie końcowe, źródło i odbiorca wiadomości;
- urządzenia do konwersji sygnału(OOI) na obu końcach linii.
Urządzenie końcowe zapewnia podstawowe przetwarzanie wiadomości i sygnału, konwersję wiadomości z postaci, w jakiej są dostarczane przez źródło (mowa, obraz itp.) na sygnał (po stronie źródła, nadawcy) i odwrotnie (z boku odbiornika), wzmocnienie itp. NS.
Urządzenia do konwersji sygnału mogą chronić sygnał przed zniekształceniami, kształtując kanał (kanały), dopasowując sygnał grupowy (sygnał kilku kanałów) do linii po stronie źródłowej, odzyskując sygnał grupowy z mieszanki sygnału użytecznego i zakłóceń, dzieląc to na poszczególne kanały, wykrywanie i korygowanie błędów po stronie odbiorcy. Modulacja służy do tworzenia sygnału grupowego i dopasowania do linii.
Linia komunikacyjna może zawierać urządzenia kondycjonujące sygnał, takie jak wzmacniacze i regeneratory. Wzmacniacz po prostu wzmacnia sygnał wraz z zakłóceniami i przenosi go dalej, jest używany w analogowe systemy transmisji(ŻMIJA). Regenerator ("re-receiver") - wykonuje odzyskiwanie sygnału bez zakłóceń i przekształcania sygnału liniowego, stosowany jest w cyfrowe systemy transmisji,(DSP). Punkty wzmocnienia/regeneracji są sprawne i nieobsługiwane (odpowiednio OUP, NUP, ORP i NRP).
W DSP urządzenie końcowe nazywa się DTE (Data Terminal Equipment, DTE), MTP nazywa się DCE ( sprzęt do zakańczania łącza danych lub urządzeń końcowych linii, DCE). Na przykład w sieciach komputerowych rolę DTE odgrywa komputer, a DCE jest modem.
Normalizacja
W świecie komunikacji standardy są niezwykle ważne, ponieważ sprzęt komunikacyjny musi być w stanie komunikować się ze sobą. Istnieje kilka organizacji międzynarodowych, które publikują standardy komunikacji. Pomiędzy nimi:
- Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny (inż. Międzynarodowa Unia Telekomunikacyjna, ITU) jest jedną z agencji ONZ.
- (pol. Instytut Inżynierii Elektrycznej i Elektroniki, IEEE).
- Komisja Specjalna ds. Rozwoju Internetu (inż. Grupa zadaniowa ds. inżynierii internetowej IETF).
Ponadto standardy są często (najczęściej de facto) wyznaczane przez liderów branży sprzętu telekomunikacyjnego.