Каналы, тракты, системы и сети передачи информации
Каналы, тракты, системы и сети передачи информации - Лабораторная Работа, раздел Философия, ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ. СИГНАЛЫ И КАНАЛЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СВЯЗИ. СИСТЕМЫ СВЯЗИ С ЧАСТОТНЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ. ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ Тс Предназначены Для Передачи Информации. Для Начала Сформулируем Некоторые О...
ТС предназначены для передачи информации. Для начала сформулируем некоторые определения:
Информация – совокупность сведений, данных, знаний о каких-либо процессах, явлениях, объектах и т.п., способных храниться, передаваться и преобразовываться для деятельности человека.
Носителем информации является сообщение, которое, в свою очередь, преобразуется в первичный электрический сигнал U(t). Передача сообщения схематично представлена на рисунке 1.1, где S(t) – электрический сигнал, удобный для передачи по линии связи, а n(t) – помехи и шумы.
Рисунок 1.1 – Структурная схема системы передачи
Линия передачи – физическая среда распространения электромагнитных волн, несущих сообщение. После прохождения линии передачи сигнал испытывает обратное преобразование. В качестве линии передачи используются разные виды кабелей. На сегодняшний день одними из самых популярных являются витая пара и оптоволокно. Также довольно широко используются радиорелейные и спутниковые линии связи.
Канал передачи начинается и оканчивается у абонентов, но не включает в себя оконечные терминальные устройства.
Система передачи – канал передачи вместе с оконечными устройствами.
Рассмотренный канал передачи является двухточечным и односторонним, т.е. передача сообщений осуществляется в одну сторону.
Если источник и приемник поочередно меняются местами, то для обмена сигналами необходимо использовать двухсторонний канал связи, допускающий передачу как в одну, так и в другую сторону. Наиболее же эффективный способ передачи – это организация двух встречных каналов, работающих одновременно. Такой спаренный канал называется дуплексным.
Компромиссный вариант – полудуплексный режим: для достижения двухсторонней передачи используется один канал, два приемника и два передатчика, включаемые попеременно.
Обычно на практике используются многоканальные системы передачи (МСП). С их помощью мы можем передавать несколько сообщений одновременно по одному каналу. На рисунке 1.2 представлена обобщенная структурная схема МСП.
Рисунок 1.2 – Многоканальная система передачи:
Абi – абонент; Мi – преобразующие устройства (модуляторы);
УОК – устройство объединения каналов; УРК – устройство разделения
каналов; Прi – преобразующие устройства (демодуляторы)
В МСП первичные сигналы, поступающие от абонента, преобразуются модуляторами (Мi). Полученные сигналы называются канальными сигналами. УОК объединяет канальные сигналы в так называемый групповой сигнал.
В настоящее время в телекоммуникационных системах используют частотное разделение каналов (ЧРК), временное (ВРК) и кодовое (КРК).
При ЧРК каждому каналу соответствует своя полоса частот Dfi (рисунок 1.3). Обычно все Dfi равны, хотя может быть и не так. Все канальные сигналы в группе генерируются одновременно. Для того чтобы подчеркнуть, что форма спектра канальных сигналов несимметрична и при объединении и разделении каналов спектр может быть инвертирован (зеркально отражен относительно fi), на рисунке 1.3 они изображены в виде «пилообразных треугольников». Роль преобразующих устройств в системе с ЧРК играют преобразователи частоты (смесители), а в качестве УОК применяется сумматор и передатчик (усилитель мощности). В качестве УРК используется система полосовых фильтров, настроенных на fi. Выделенные канальные сигналы преобразуются в первичные с помощью детекторов.
При ВРК из первичных сигналов делаются дискретные выборки с шагом дискретизации tд. Моменты дискретизации для соседних первичных сигналов сдвинуты на время tк. При этом за время tд можно передать N =tд/tк дискретных сигналов (рисунок 1.4).
Здесь все сигналы группы передаются в одной полосе частот, но в разные моменты времени. Устройствами объединения и разделения каналов в этом случае будут соответственно мультиплексор и демультиплексор.
Рисунок 1.4 – Временное разделение каналов
При КРК все первичные сигналы преобразуются в цифровой код и символы этого кода передаются одновременно и в одной и той же полосе частот. Различение первичных сигналов осуществляется за счет внутреннего кодирования каждого символа (рисунок 1.5) с помощью специального кодера. На приемном конце каждому каналу соответствует свой коррелятор или согласованный фильтр.
Поскольку база такого сигнала В (число импульсов внутри символа) должна быть большой, порядка 100, то спектр сигнала при сохранении скорости передачи расширяется в В раз. Поэтому сигналы при КРК называют также широкополосными или шумоподобными.
Рассмотрим процедуру обмена данными между абонентами.
Информацию нужно не только передавать, но и распределять. Система, распределяющая информацию, называется сетью связи или сетью передачи информации.
На рисунке 1.6 показаны примеры сетей с постоянными соединениями (некоммутируемые сети). Все эти сети непригодны для большого числа пользователей, так как имеют следующие недостатки:
- связь во всей сети с общей шиной нарушается с обрывом «шинного» кабеля в любом месте;
- при соединении «звезда» слабым местом является центр коммутации;
- соединение «кольцо» трудно осуществить для большого числа узлов из-за трудностей с прокладкой кабеля;
- полносвязная сеть достаточно дорога, т.к. требует много межсоединений.
Рисунок 1.6 – Примеры некоммутируемых сетей
Поэтому обычно используют системы с временными соединениями (на время связи) через узлы коммутации. Узлы коммутации связаны соединительными линиями с высокой пропускной способностью (рисунок 1.7).
Рисунок 1.7 – Соединение через узлы коммутации
По запросу абонента некоторого УК методом переключения создают первичные каналы передачи между любыми абонентами каждого из узлов через соединительные линии.
Отличие такого соединения от группового тракта: в пределах группы передаваемых по соединительным линиям сообщений первичные каналы постоянно меняются.
Функциональные признаки
а) Сеть передачи (транспортная сеть, первичная сеть) – основа для оказания и распределения услуг. В сеть передачи входят:
- системы передачи;
- сетевые узлы –
Иерархические признаки (территориальные)
По степени охвата пользователей телекоммуникационные системы разделяются следующим образом:
1.2.2.1 Глобальные - охватывают весь мир или значительную его ч
Стандартизация телекоммуникационных сетей и систем
Телекоммуникационные сети и системы являются сложными аппаратно-программными комплексами, распределенными на больших территориях и, как правило, состоящие из разнородных составляющих, т.е. включающ
Энергетические характеристики сигналов
К энергетическим характеристикам сигналов относятся абсолютные характеристики: мощность Р, напряжение U, ток I и их уровни передачи (логарифмические характеристики) pм, pu, p
Двусторонняя передача с 2-х проводным окончанием
Такой вид передачи является самым простым и дешевым. Он в массовом порядке используется в абонентских телефонных линиях. Передача сигнала осуществляется по паре проводов, которые протянуты от абоне
Каналы связи
Каналом передачи называется последовательное включение каналообразующего оборудования и линии связи. К каналообразующему оборудованию относятся модемы, передатчики и приемники, мультиплексоры и дру
Аналоговые типовые каналы
1. Канал тональной частоты (ТЧ) является основным в аналоговой телефонии. Он сосредоточен в частотном диапазоне 0.3 – 3.4 кГц. Входное и выходное сопротивления равны 600 Ом. Из
Формирование канальных и групповых сигналов
Главное требование, применимое к системам ЧРК, заключается в минимизации ширины спектра при преобразовании сигнала. Для экономного использования частотного ресурса используют модуляцию с одной боко
Накопление собственных помех в линейном тракте
Одним из существенных недостатков аналоговых систем передачи является накопление собственных помех в линейном тракте по мере прохождения сигнала. Рассмотрим участок линейного тракта, состоящий из и
Переходные помехи
Эти помехи в АСП на электрических кабелях возникают в основном за счет электромагнитной связи между параллельными парами проводников в многопарных кабелях. Эта паразитная связь (нав
Цифровой сигнал
Прежде чем рассмотреть процедуру его формирования сформулируем основные принципиальные отличия аналоговых и цифровых сигналов. Аналоговый сигнал представляет из себя бесконечную последовательность
Линейное кодирование
Цифровойсигнал после процедуры группообразования и АЦП имеет вид, представленный на рисунке 4.7, а. Он является однополярным и в нем нетрудно выделить три типичных ситуации:
1) чередование
Оконечная станция цсп
С учетом всего изложенного структурная схема ЦСП приобретает более развернутый, но далеко не окончательный вид (рисунок 4.10).
Здесь сигнал от абонента поступает по двухпроводной линии на
Достоинства и недостатки цсп
К достоинствам цифровых методов передачи относятся:
- высокая помехоустойчивость обеспечивается наличием в двоичном цифровом сигнале всего двух состояний. В связи с этим воздействие импуль
Компандирование в ЦСП
Принципы компандирования кратко были рассмотрены в подразделе 4.1.2. Здесь этот вопрос рассмотрим более подробно. При равномерном квантовании шаг квантования D одинаков как для малых, так и для бол
Линейные коды
Преобразование цифрового сигнала к виду, позволяющему передавать его с наименьшими энергетическими затратами, малым уровнем, называется преобразованием к коду передачи, а сами коды
Синхронизация в ЦСП
В системах с ВРК принципиальным является четкое соблюдение временных соотношений импульсных последовательностей как на передающем, так и на приемном концах группового тракта. Под эт
Тактовая синхронизация
Основное назначение тактовой синхронизации – обеспечение темпа передачи и согласование скоростей передачи и приема информации. Нарушение тактовой синхронизации приводит к увеличению
Цикловая синхронизация
Цикловая синхронизация отвечает за распределение канальных интервалов, определяя их начало и последовательность. При нарушении ЦС начало цикла в приемнике смещается относительно истинного положения
Самостоятельная работа
Процесс объединения цифровых сигналов различных каналов, как уже отмечалось в разделе 4.1, заключается в размещении импульсов последовательно во времени друг за другом (рисунок 4.42). Идеальная пос
Первичный цифровой сигнал (икм-30)
В ЦСП групповой сигнал формируется в виде цикла. Длительность цикла τц равна времени дискретизации tд, которое равно 125мкс. В пределах цикла передается информация от N к
Шумы и помехи в цифровых системах передачи
В ЦСП на передачу информации влияют те же виды шумов и помех, что и в аналоговых системах (см. раздел3): тепловые и дробовые шумы, переходные помехи в многопарных электрических кабелях, атмосферные
Шумы дискретизации
Если при дискретизации и передаче расстояния между отсчетами становятся не одинаковыми, то будут появляться шумы дискретизации, т.е. шумы неравномерности временных отсчетов:
Шумы квантования Самостоятельная работа
Природа шумов квантования связана с округлением отсчета сигнала до значения ближайшего уровня (рисунок 4.50).
Последовательные ошибки квантования в ИКМ-кодере в общем случае предполагаются
Шумы незагруженного канала
Анализ выражения (4.3) показывает, что при заданном D отношение сигнал-шум мало для малых значений сигналов. Как показано на рисунке 4.54, шумы равны значениям сигнала, если значения его дискретных
Шумы ограничения Самостоятельная работа
При кодировании обычно искусственно ограничивают уровень выходного сигнала. Характеристика квантователя с ограниченным Sвых приведена на рисунке 4.56.
Объединение цифровых потоков
Первичные цифровые потоки (ИКМ-30) могут объединяться для увеличения скорости передачи информации по одному групповому тракту. При этом за одно и то же время, например длительность цикла, нужно пер
Плезиохронная цифровая иерархия
Описанные выше принципы организации первичных цифровых потоков (ИКМ-30) и их объединение позволили предложить плезиохронную цифровую иерархию ЦСП (рисунок 4.62).
Здесь на каждой ступени об
Синхронная цифровая иерархия (SDH)
Новая цифровая иерархия была задумана как скоростная информационная среда передачи для транспортирования цифровых потоков с разными скоростями. В этой иерархии объединяются и разъединяются потоки с
Линии связи.
5.1 Кабельные линии связи.
Основой телефонных сетей, сетей передачи данных, кабельного телевидения являются кабельные линии передачи. В настоящее время
Линии связи на симметричном кабеле.
Электрический кабель – это электротехническое изделие, содержащее изолированные друг от друга проводники, объединенные в одну конструкцию. В качестве изоляции используются бумага, полистирол, полиэ
Волоконнооптические кабели
Оптический кабель представляет из себя скрученные оптические волокна ( 4 – 32 штуки ) из кварцевого стекла. В них используется явление полного внутреннего отражения. Работают волокн
Радиоканалы
В зоновых сетях и сетях доступа широко используется передача информации с помощью беспроводных технологий (радиоканалы и оптическая связь). Рассмотрим здесь основные принципы, достоинства и недоста
Коммутация каналов и коммутация пакетов
При распределении цифровых потоков преимущественно используются две технологии коммутации:
1. Коммутация каналов (КК). Здесь (рис. 6.1) между
Пространственная коммутация
Основной функцией коммутатора является установление и разрыв соединения между двумя каналами передачи. Каналы передачи могут идти от коммутатора либо к абоненту, либо к другому комм
Временная коммутация
Как было отмечено в разделе 6.1. временная коммутация имеет место только для цифровых потоков с временным разделением каналов. Здесь в одном цифровом потоке ( рисунок 6.12) информац
Цифровая телекоммуникационная сеть SDH
Цифровая телекоммуникационная сеть SDH (рисунок 8.1) строилась поэтапно. В начале было построено волоконно-оптическое кольцо в г. Томске на базе 16-ти волоконного оптического кабеля
Сеть передачи данных
Сеть передачи данных выполнена по комбинированной схеме путем построения выделенной магистральной сети с дополнением ее сегментами, наложенными на цифровую сеть SDH-PDH (рисунок 8.2
Перспективы развития сетей.
Развитие телекоммуникационных сетей прежде всего связано с развитием услуг и качеством их предоставления. Сейчас на ряду с традиционными услугами (телефония, телевидение, радиовещан
Список использованной и рекомендуемой литературы.
1. Цифровые и аналоговые системы передачи / В.И.Иванов, В.Н. Гордиенко, Т.Н. Попов и др.- М.: «Горячая линия – Телеком», 2003.-232с.
2. Крук Б.И., Попантонопуло В.Н., Шувалов В.П. Телекомм
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Рисунок 1.1 – Структурная схема системы передачи
Здесь все сигналы группы передаются в одной полосе частот, но в разные моменты времени. Устройствами объединения и разделения каналов в этом случае будут соответственно мультиплексор и демультиплексор.
Новости и инфо для студентов