Эффективная организация обмена информацией – необходимое условие успешной практической деятельности людей. Основой для передачи является электросвязь. Системы электросвязи стандартизованы по видам связи на телефонные, телеграфные, фототелеграфные, звукового вещания, телевидения и передачи данных. Последняя из систем – объект изучения данного курса.
Под информацией будем понимать сведения о ком-либо, о чем-либо. Это результат отражения материального мира.
Форма представления информации (текст, изображение, речь) – сообщение. Множество возможных сообщений с их вероятностными характеристиками – называют ансамблем сообщений. Выбор сообщений из ансамбля осуществляет источник сообщений. Процесс выбора является случайным. Сообщения передаются от источника к получателю (адресату) при помощи сигналов.
Сигнал – это физический процесс, который однозначно с заданной точностью отображает сообщение и служит для переноса информации в пространстве и времени. Формирование сигнала сводится к двум операциям кодированию и модуляции. Кодирование в широком смысле – это преобразование сообщения в сигнал. По существу кодирование сводится к составлению и хранению некоторой таблицы типа «что» А есть «что» Z. Так как А велико, то сообщения расчленяют на элементарные сообщения буквы и кодируют первоначально именно буквы. Это кодирование в узком смысле.
Код – универсальный способ отображения информации при ее хранении, обработке, передачи в виде системы соответствий между элементами сообщений и сигналами, при помощи которых эти элементы можно зафиксировать.
Основными параметрами кода являются его основание и значность. Основание кода (q) равно числу различных символов первичного алфавита. Можно указать два крайних случая представления М различных символов первичного алфавита в виде сигналов -двоичное и М-ичное. В первом случае, все элементы первичного алфавита нумеруются в двоичной системе счисления и таким образом представляются в виде последовательности нулей и единиц (код комбинированный). Значность кода (n) при этом находится из соотношения 2 n ³ М. При М-ичном кодировании каждой букве первичного алфавита xi сопоставляется свой сигнал Si (t) длительностью Tc . Для двоичного кода q=2, для М-ичного q=М.
Чтобы кодовые комбинации преобразовать в сигнал, пригодный для передачи используют операцию модуляции (манипуляции). Это изменение одного или нескольких параметров сигнала-переносчика информации. В качестве переносчика информации чаще всего используются гармонические колебания высокой частоты, импульсные последовательности или постоянный ток. Скорость модуляции В = 1/ Tc .
Совокупность операций, связанных с преобразованием передаваемых сообщений в сигнал, называется способом передачи. Описать его математически можно операторным соотношением:
{Ski(t)}
= Dпер{xi} = DмDк {xi}
Сформированные сигналы излучаются в среду
распространения (линию связи), где они ослабляются и искажаются. Поэтому в
точке приема будут наблюдаться сигналы 
отличные от переданных не
только энергией.
Влияние линии связи на сигнал можно задать операторным соотношением
= Dс{ Ski(t)}
= DсDпер {xi}.
Кроме искажений сигнала на входе приемного
устройства имеются еще помехи и аддитивные шумы самого приемника, так что
наблюдается непрерывный сигнал 
.
Смесь сигнала и помех должна быть преобразована в дискретные сообщения, соответствующие переданным. Эти операции сводятся к демодуляции и декодированию обратным модуляции и кодированию.
Совокупность технических средств и среды распространения, обеспечивающих передачу сигналов между источником и адресатом называют каналом связи.
Системой связи называют совокупность канала связи, источника и получателя, характеризующаяся определенными способами преобразования сообщения в сигнал и восстановления сообщения по принятому сигналу.
После фильтрации и усиления в приемном устройстве
сигнал демодулируется. Образуется дискретная последовательность 
, которая должна соответствовать
последовательности {xki}. Однако из-за
помех, влияния среды, погрешностей преобразования полного соответствия и {xki} может не быть. Далее декодер преобразует в {xki}соответстветствующие {xi}. Способ приема – это совокупность операций по
преобразованию сигналов и помех в дискретные сообщения:
{xi}= Dпр [y(t)] = Dпр[ + 
]
= Dдк Dдм[+]
Весь процесс передачи в операторной форме можно представить как
{
}=
Dпр [Dс Dпер{xi} + ] = Dдк Dдм[Dс Dм Dк{xi}+ ].
Итак, мы видим, что безошибочное восстановление
сообщений при передаче по каналу с помехами невозможно. На приеме фактически
решается статистическая задача распознавания сигналов.
Принятие решения о том, какой элементарный сигнал кодового символа передавался,
осуществляется при демодуляции первой решающей схемой. Качество приема при этом
характеризуется верностью (вероятностью правильного приема) 
.
Вероятность ошибки нужно по возможности уменьшать. Для этого существуют два пути: использовать помехоустойчивые системы сигналов, исправлять ошибки за счет помехоустойчивых кодов (избыточных).
Преобразование поступающих из канала кодированных символов в сообщение производится при втором способе борьбы с ошибками второй решающей схемой. Метод приема с двумя решающими схемами носит название поэлементного приема.
Основной целью проектирования системы передачи является обеспечение связи с требуемым качеством наиболее экономным способом. Заданным считают ансамбль сообщений {xi}, оператор влияния среды, ряд ограничений на внешние условия и критерий оптимальности. В качестве критерия обычно используются «затраты» на передачу единицы информации с требуемым качеством. При проектировании используют системный подход. Поиск оптимальной системы в целом задача необычайно трудная и может быть решена только при целом ряде ограничений и упрощений модели канала с использованием САПР.
Рассмотрим более подробно основной объект изучения курса – систему передачи данных.
Любая СПД может быть описана через три основных компоненты. Это передатчик, канал передачи данных, и приемник. При дуплексной связи передатчик и приемник должен быть в каждом из пунктов, потому что передача и прием происходят одновременно в обоих направлениях.
В простейшем варианте СПД между пунктами А и В (рис. 1) состоит из следующих семи частей:
- ООД (оконечное оборудование данных) в точке А
- интерфейс (стык) между ООД и АКД (аппаратура передачи данных)
- канал передачи между А и В
- интерфейсов между ДСЕ и каналом (А) и канала с ДСЕ (В)
-
интерфейса между АКД и ООД
- ООД в точке В.
Рис. 1 Вариант СПД
DTE – Data Terminal Equipment (обычно это персональный компьютер)
DCE – Data Communications Equipment (для аналогового, например, телефонного канала это модем, для цифрового канала типа Е1/Т1 или ISDN это устройство обслуживания канала/данных CSU/DSU (Channal Servis Unit/Data Servis Unit)).
Модемы первых разработок выполняли одну основную функцию – преобразование сигналов с целью согласования ООД с каналом и обратно. Слово модем это сокращение двух терминов МОдуляция/ДЕМодуляция. Можно считать синонимами термины интерфейс и стык.
Под каналом связи подразумевают совокупность среды распространения сигнала и технических средств между канальными интерфейсами (С1). По этой причине стык С1 часто называют канальным стыком. Различают два класса каналов: цифровые и аналоговые по типу сигнала в нем.
Цифровой канал – импульсный битовый тракт, сигнал в нем и на входе и на выходе цифровой (импульсный).
На вход аналогового канала поступает аналоговый (непрерывный) сигнал и на выходе канала такой же сигнал, только искаженный и зашумленный. Каналы можно классифицировать по входу-выходу по типу сигнала и времени. Примеры цифровых каналов – каналы систем ПКМ, ISDM, каналы типа Т1/Е1 и др.
Аналоговых каналов пока больше по причине более длительного их развития и простоты реализации. Это каналы ТЧ (тональной частоты), первичные и вторичные групповые тракты (на 12 и 60 каналов ТЧ). В составе канала телефонного КТСОП содержатся коммутаторы, устройства разделения (уплотнения), групповые модуляторы/демодуляторы, усилители. При новом вызове состав и маршрут (физический) канала, как правило, разные.
При передаче данных по цифровому каналу от DTE данные приводятся к виду, тоже цифровому, используемому в канале. Это производят цифровые модемы, которые чаще называют адаптерами ISDN, адаптерами каналов T1/E1, или линейными драйверами.
В настоящее время термин модем трактуется более широко фактически как DCE.
Канал может быть коммутируемым и выделенным (арендованным). Коммутируемый канал образуется по звонку (требованию) и принципиально содержит коммутационное оборудование АТС. Сеть цифровая с интеграцией служб ISDN (Integrated Services Digital Network) также представляет коммутируемые каналы пользователям. Арендованные каналы принципиально двухточечные, их либо покупают на время у телефонных компаний, либо прокладывают сами, что очень редко. У арендованных каналов качество должно быть выше, так как нет влияния коммутационных схем.
Каналы могут быть двухпроводные или четырехпроводные. У четырехпроводных каналов имеется на передачу два провода (вход), и на прием два провода. Преимущество четырехпроводного канала в том, что нет влияния сигналов встречных направлений передачи. Двухпроводное окончание дает экономию в стоимости кабеля, но требует усложнения каналообразующей аппаратуры и аппаратуры пользователя. Надо разделять сигналы передаваемые и принимаемые. Развязка реализуется при помощи дифференциальных систем. Не идеальность ДС (а идеального ничего не бывает) приводит к искажениям АЧХ и ФХЧ канала и помехе в виде эхо-сигнала.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
