Основные понятия техники связи. Классификация данных (сообщений). Преобразование сигналов. Системы связи. Линии связи

Раздел 2

СРЕДСТВА ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ

2.1. Общая теория связи

2.1.1. Основные понятия техники связи

2.1.2.  Классификация данных (сообщений)

2.1.3. Преобразование сигналов

2.1.4. Системы связи

2.1.5.  Линии связи

2.2. Кабельные линии связи

2.2.1.  Электрические кабельные линии связи

2.2.2. Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС)

2.2.3. Кабельные системы

2.2.4. Структурированные кабельные системы

2.3. Беспроводные системы связи

2.3.1. Общие вопросы беспроводной связи

2.3.2. Наземная радиосвязь

2.3.3. Радиорелейные линии связи

2.3.4. Спутниковые системы связи

2.3.5. Беспроводные сети на ИК-лучах

2.4. Телекоммуникационные сети

2.4.1. Классификация телекоммуникационных сетей

2.4.2. Передача данных на основе телефонных сетей

2.4.3. Модемная связь

2.4.4. Цифровые сети с интегральным обслуживанием (ISDN-технология)

2.4.5. Абонентские линии  xDSL

2.4.6. Компьютерная телефония

2.4.7. Цифровые выделенные линии

ВТИТМО: "Сети ЭВМ и ТК"                                                                     2

2.1. Общая теория связи

2.1.1. Основные понятиятехники связи

Данные:                непрерывные; дискретные.

Сигналы:               непрерывные; дискретные.

Кодирование – способ представления данных.

Помехоустойчивость – способность системы противостоять воздействию помех.

Средства телекоммуникации (система связи, телекоммуникационная система) – совокупность технических и организационных средств для передачи данных на большие расстояния.

ВТИТМО: "Сети ЭВМ и ТК"                                                                     3

2.1. Общая теория связи

2.1.2. Классификация данных

ВТИТМО: "Сети ЭВМ и ТК"                                                                     4

2.1. Общая теория связи

2.1.3. Преобразование сигналов (1)

P d[дБ]=10lg ^вых,

Pвх

- коэффициент затухания K=^P_вых/^Pвх - коэффициент передачи

d[дБ] = 20lg(U_вых /U_вх)                  d[дБ]= 20lg(I_вых / I_вх)

d, дБ

1

2

3

5

10

13

16

17

20

25

30

K

1,26

1,59

2,0

3,16

10

19,95

39,8

50,1

100

316,2

1000

ВТИТМО: "Сети ЭВМ и ТК"                                                                     5

2.1. Общая теория связи

2.1.3. Преобразование сигналов (2)

Функция с неограниченным спектром:

∞ cos(ω_it +ϕ_i) = ^A0 +∑^∞ A_i cos(ω_it +ϕ_i) x(t) =i=∑0Ai             2                  _i=1

ω0 <ω1<K<ω∞ ω0 = 2πf0 = 0 (T0 =1/ f0 =∞)

^ω_∞ = 2πf∞ = 0 (T_∞ =1/ f_∞ = 0).

Функция (сигнал) с ограниченным спектром:

n

y(t)=∑A_i cos(ω_it+ϕ_i)             ω₁ <ω₂ <K<ω_n

i=1

S =(f_n− f₁)

- спектрсигнала

fн fо fв

F = f_в− f_н

- полоса пропускания

(частот)

Условиякачественной передачи сигнала:

•полоса  пропускания (частот) испектр  сигнала:

F≥S ^;

•ослабление сигнала (затухание) (искажение амплитуды сигнала);

•дрожание фазы (джиттер) (искажение фазы ).

ВТИТМО: "Сети ЭВМ и ТК"                                                                     6

2.1. Общая теория связи

2.1.3. Преобразование сигналов (3)

ВТИТМО: "Сети ЭВМ и ТК"                                                                     7

2.1. Общая теория связи

2.1.3. Преобразование сигналов (4)

y(t)

8

t

t

t

2.

2.1.3. Пр

1.  Амплитудно-импульсная модуляци

(Pulse Аmplitude Modulation - PA

2.  Импульсно-кодовая модуляция (ИК (Pulse Code Modulation -PCM)

1. Общая теория связи еобразование сигналов (5)

ВТИТМО: "Сети ЭВМ и ТК"                                                                     9

2.1. Общая теория связи

2.1.3. Преобразование сигналов (6)

ВТИТМО: "Сети ЭВМ и ТК"                                                                   10

2.1. Общая теория связи

2.1.3. Преобразование сигна

Способыкодирования дискретных данных

0     1     0     1     0     1     0     0     0     0     1   1     1     1     0     1     1     0     0

ВТИТМО: "Сети ЭВМ и ТК"

лов (7)

Логическое кодирование

1.  Избыточноекодирование:

4B/5B;              5B/6B;

2.  Скремблирование: Bi = Ai ⊕ Bi-3 ⊕ Bi-5

3.  Методы, основанные на замене последовательности нулей запрещенными символами

11

2.1. Общая теория связи

2.1.4. Системы связи (1)

ВТИТМО: "Сети ЭВМ и ТК"                                                                   12

2.1. Общая теория связи

2.1.4. Системы связи (2)

ВТИТМО: "Сети ЭВМ и ТК"                                                                   13

2.1. Общая теория связи

2.1.5. Линии связи

Типылиний связи

Характеристикилиний связи:

1) полоса пропускания;

            проводные                     беспроводные                   2) помехоустойчивость;

(кабельные)           (воздушные, радиолинии)         3) удельная стоимость.

2.2. Кабельные линии связи

2.2.1. Электрические кабельные линии связи

UTP - Unshieldet Twisted        ^{Неэкранированная}                        Электрические (ЭЛС)

_Pair                                                              (UTP)                                                                            Тонкий (thin)

FTP - FoiledTwistedPair           ^{Экранированная}                     Витаяпара    Коаксиальный           _Толстый (thick)

кабель

STP - ShieldetTwistedPair         FTP      STP

Категориимедных кабелей Основные электромагнитные характеристики

электрических кабелей связи                             Категория       Полоса, МГц

3                       16

1.  Затухание (коэффициент затухания) [дБ/м]            _{4             20}

2.  Импеданс (волновое сопротивление) [Ом]

3.  Перекрестные наводкина ближнем конце 5 100 (NEXT– Near End Crosstalk) и на дальнем _{6 250} конце (FEXT– Far End Crosstalk) [дБ]

4.  Активное сопротивление [Ом]    7             600

5.  Емкость [нФ/100 м]

6.  Уровень внешнего электромагнитного       Типичные характеристики кабеля 5-й категории:

излученияили электрический шум                    •затухание - не более 23,6 дБ на 100 м при частоте 100 Мгц;

•волновое сопротивление - не более 100 Ом±15%;

•NEXT - не менее 27 дБ при частоте 100 Мгц;

•активное сопротивление - не более 9,4 Ом на 100 м; •емкостьне более 5,6 нФ на на 100 м.

ВТИТМО: "Сети ЭВМ и ТК"                                                                   15

2.2. Кабельные линии связи

ВТИТМО: "Сети ЭВМ и ТК"                                                                  14

2.2. Кабельные линии связи

2.2.2. Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) (1)

ВТИТМО: "Сети ЭВМ и ТК"                                                                  16

2.2. Кабельные линии связи

2.2.2. Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) (2)

Оптическийсигнал - модулированный световой поток, генерируемый светодиодами или диодными лазерами.

2. Волоконно-оптический кабель (ВОК)

ДостоинстваВОК:

•  высокая пропускная способность;

•  отсутствие электромагнитного излучения;

•  помехоустойчивость;

•  большое расстояние передачи;

•  малый вес;

•  высокое электрическое сопротивление, обеспечивающее гальваническую развязку;

•  умеренная стоимость.

Недостатки ВОК:

•  трудоемкость монтажа, требующая специального оборудования;

•  высокая стоимость сетевых устройств.

ВТИТМО: "Сети ЭВМ и ТК"                                                                   17

2.2. Кабельные линии связи

2.2.2. Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) (3)

3. Пассивные оптические

_компоненты_: 4. Электронные компоненты систем оптической связи • оптические соединители; 1) Передатчики со светоизлучающим диодом.

•  оптические разветвители;      2) Диодные лазеры.

•  системы спектрального  уплотнения;    3) Устройства частотной или фазовой модуляции излучения

•  оптические шнуры; в когерентных системах связи.

•  кроссовые шкафы;  4) Оптические усилителина основе световодов.

Достоинства ВОЛС:

1)  невысокая стоимостьматериала для изготовления волокон;

2)  компактны и легки (для использования в авиации, приборостроении и т.д.);

3)  обеспечивается гальваническая развязка сегментов;

4)  безопасны в электрическом отношении (могут монтироваться на мачтах линий электропередач);

5)  устойчивы к электромагнитным помехам;

6)  данные защищены от несанкционированного доступа;

7)  возможно применение скрытой передачи данных;

8)  долговечность;

9)  сверхвысокие скорости передачи (десятки Гбит/с).

•  соединительные муфты; • аттенюаторы и т.д.

НедостаткиВОЛС:

1)  необходимы специальные технические средства (преобразователи сигналов, оптические коннекторы);

2)  для монтажа волокон необходимо дорогое прецизионное оборудование;

3)  высокие затраты на восстановление кабеля при его повреждении (обрыве).

ВТИТМО: "Сети ЭВМ и ТК"                                                                   18

2.2. Кабельные линии связи

2.2.2. Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) (4)

Применение ВОЛС в ЛВС

Способысращивания оптических волокон:

1)  сварка специальным аппаратом;

2)  с использованием механических "сплайсов" (splice);

3)  с использованием прецизионной втулки.

Вместах сращивания оптических волокон возникают потери энергии, обусловленные:

1) внешними факторами:

•  линейное смещение оптических волокон (а);

•  угловое смещение оптических волокон (б);

•  воздушный зазор между сращиваемыми волокнами (в); 2) внутренними факторами:

•  эксцентриситет сердцевины (г); • эллиптичность сердцевины (д).

ВТИТМО: "Сети ЭВМ и ТК"                                                                   19

2.2. Кабельные линии связи

2.2.2. Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) (5)

ПерспективыВОЛС

Солитоновые системы.

Солитон - уединенная волна, которая не затухает и не поглощается средой, а сохраняет свои размеры и форму сколь угодно долго.

Солитон - это световой импульс с необычными свойствами: он сохраняет своюформу и теоретически может распространяться по "идеальному" световоду бесконечно далеко. Длительность импульса составляет примерно 10 пс.

Пропускная способность солитоновыхсистем - не менее 5 Гбит