• hjem
  •  > 
  • Internett
  •  > 
  • Hva er en direkte kommunikasjonskanal? Direkte kommunikasjonskanal

Hva er en direkte kommunikasjonskanal? Direkte kommunikasjonskanal

En kommunikasjonslinje og en kommunikasjonskanal er ikke det samme.

Kommunikasjonslinje(LS) - dette er fysisk miljø, gjennom hvilken informasjonssignaler overføres. Flere kommunikasjonskanaler kan organiseres i én kommunikasjonslinje ved hjelp av tid, frekvenskode og andre typer inndeling – da snakker man om logiske (virtuelle) kanaler. Hvis en kanal fullstendig monopoliserer en kommunikasjonslinje, kan den kalles en fysisk kanal og faller i dette tilfellet sammen med kommunikasjonslinjen. Selv om det for eksempel er mulig å snakke om en analog eller digital kommunikasjonskanal, er det absurd å snakke om en analog eller digital kommunikasjonslinje, fordi en linje kun er et fysisk medium der det kan dannes kommunikasjonskanaler av ulike typer. Men selv når man snakker om en fysisk flerkanalslinje, kalles det ofte en kommunikasjonskanal. L S-er er en obligatorisk kobling i ethvert informasjonsoverføringssystem.

Ris. 15. 2. Klassifisering av kommunikasjonskanaler

Klassifiseringen av kommunikasjonskanaler (CC) er vist i fig. 15. 2. I henhold til den fysiske naturen til narkotika og CS basert på dem, er de delt inn i:

    mekanisk - brukes til å overføre materiallagringsmedier

    akustisk - overføre et lydsignal;

    optisk - overføre et lyssignal;

    elektrisk - overføre et elektrisk signal.

Elektrisk og optisk CS kan være:

    kablet, ved hjelp av ledningskommunikasjonslinjer (elektriske ledninger, kabler, lysledere, etc.) for å overføre signaler;

    trådløs (radiokanaler, infrarøde kanaler osv.), ved hjelp av elektromagnetiske bølger som forplanter seg over luften for å overføre signaler.

I henhold til presentasjonsformen for den overførte informasjonen er CS delt inn i:

    analog- analoge kanaler overfører informasjon presentert i kontinuerlig form, det vil si i form av en kontinuerlig serie verdier av enhver fysisk mengde;

    digital- informasjon overføres via digitale kanaler, presentert i form av digitale (diskrete, pulserte) signaler av en eller annen fysisk karakter.

Avhengig av mulige retninger for informasjonsoverføring, er det:

    simpleks CS som gjør at informasjon bare kan overføres i én retning;

    halv dupleks CS, gir vekslende overføring av informasjon i forover- og bakoverretninger;

    tosidig CS, som tillater overføring av informasjon samtidig i både forover og bakover.

Til slutt kan kommunikasjonskanaler være:

    byttet om;

    ikke kan byttes.

Byttet om kanaler opprettes fra separate seksjoner (segmenter) bare for varigheten av informasjonsoverføring gjennom dem; ved fullføring av overføringen elimineres (frakoblet) en slik kanal.

Ikke-svitsjet(dedikerte) kanaler er opprettet i lang tid og har konstante egenskaper i lengde, gjennomstrømning og støyimmunitet.

Etter kapasitet kan de deles inn i:

    lav hastighet CS, informasjonsoverføringshastigheten som er fra 50 til 200 bit/s; disse er telegraph CS, både svitsjede (abonnentelegraf) og ikke-switchede;

    middels hastighet CS, for eksempel analog (telefon) CS; overføringshastigheten i dem er fra 300 til 9600 bps, og i de nye standardene V 90-V. 92 International Telegraph and Telephone Consultative Committee (ICITT) og opptil 56 000 bps

    høy hastighet(bredbånd) CS gir informasjonsoverføringshastigheter over 56 000 bps.

Det bør spesielt bemerkes at telefon-CS er smalere enn telegraf-CS, men dataoverføringshastigheten gjennom den er høyere på grunn av den obligatoriske tilstedeværelsen av et modem, noe som reduserer F betydelig fra det overførte signalet. Med enkel koding overstiger ikke den maksimalt oppnåelige dataoverføringshastigheten over analoge kanaler 9600 baud = 9600 bit/s. De komplekse protokollene for koding av overførte data som for tiden brukes, bruker ikke to, men flere signalparameterverdier for å vise et dataelement og tillate dataoverføringshastigheter over analoge telefonlinjer å oppnås ved 56 kbit/s = 9600 baud.

For digital CS organisert på grunnlag av telefonlinjer kan dataoverføringshastigheten, på grunn av en reduksjon i F s og en økning i H s i det digitaliserte signalet, også være høyere (opptil 64 kbit/s), og ved multipleksing flere digitale kanaler til én i en slik sammensatt CS, overføringshastigheten kan dobles, tredobles osv.; Det finnes lignende kanaler med hastigheter på titalls og hundrevis av megabit per sekund.

Fysisk miljø informasjonsoverføring i lav- og mellomhastighets CS er vanligvis kablede kommunikasjonslinjer: grupper av enten parallelle eller snoede ("twisted pair") ledninger.

For å organisere bredbånds-CS brukes forskjellige kabler, spesielt:

    uskjermet med tvunnet par kobbertråder (Unshielded Twisted Pair - UTP);

    skjermet med tvunnet par kobbertråder (Shielded Twisted Pair - STP);

    fiberoptisk (fiberoptisk kabel - FOC);

    koaksial (koaksialkabel - CC);

    trådløse radiokanaler.

vridd par- disse er isolerte ledere, tvunnet sammen i par for å redusere krysstale mellom ledere. En slik kabel, som vanligvis består av et lite antall tvunnede par (noen ganger til og med to), er preget av mindre signaldempning ved overføring ved høye frekvenser og mindre følsomhet for elektromagnetisk interferens enn et par parallelle ledninger.

UTP kabler oftest brukt i dataoverføringssystemer, spesielt i datanettverk. Det er fem kategorier av tvunnet UTP-par: den første og andre kategorien brukes for lavhastighets dataoverføring; den tredje, fjerde og femte - ved overføringshastigheter på henholdsvis opptil 16, 25 og 155 Mbit/s (og ved bruk av Gigabit Ethernet-teknologistandarden på tvunnet par, introdusert i 1999, og opp til 1000 Mbit/s). Med gode tekniske egenskaper er disse kablene relativt rimelige, de er enkle å bruke og krever ikke jording.

STP kabler har gode tekniske egenskaper, men er høye i kostnad, stive og upraktiske å betjene, og krever skjermjording. De er delt inn i typer: Type 1, Type 2, Type 3, Type 5, Type 9. Av disse bestemmer Type 3 egenskapene til en uskjermet telefonkabel, og Type 5 bestemmer egenskapene til en fiberoptisk kabel. Den mest populære kabelen er Type 1 IBM-standard, bestående av to par vridd ledninger skjermet med en ledende flette som skal være jordet. Egenskapene tilsvarer omtrent de til en kategori 5 UTP-kabel.

Koaksialkabel Det er en kobberleder belagt med et dielektrikum og omgitt av en revolutt av tynne kobberledere med en skjermende beskyttende kappe. Koaksialkabler for telekommunikasjon er delt inn i to grupper:

    tykke koaksialer;

    tynne koaksialer.

Tykk Koaksialkabelen har en ytre diameter på 12,5 mm og en ganske tykk leder (2,17 mm), noe som gir gode elektriske og mekaniske egenskaper. Dataoverføringshastigheten over en tykk koaksialkabel er ganske høy (opptil 50 Mbit/s), men gitt den visse ulempen med å jobbe med den og dens betydelige kostnad, kan den ikke alltid anbefales for bruk i datanettverk. Tynn Koaksialkabelen har en ytre diameter på 5-6 mm, den er billigere og mer praktisk å bruke, men den tynne lederen i den (0,9 mm) forårsaker dårligere elektriske (sender et signal med akseptabel dempning over en kortere avstand) og mekaniske egenskaper . Anbefalte dataoverføringshastigheter over "tynn" koaksialisering overstiger ikke 10 Mbit/s.

Grunnlaget fiberoptisk kabel utgjør "interne underkabler" - glass- eller plastfibre med en diameter på 5 (enkeltmodus) til 100 (multimodus) mikron, omgitt av et solid fyllstoff og plassert i en beskyttende kappe med en diameter på 125-250 mikron. En enkelt kabel kan inneholde fra ett til flere hundre av disse "interne underkablene". Kabelen er på sin side omgitt av fyllmasse og dekket med en tykkere beskyttende kappe, på innsiden av hvilken ett eller flere kraftelementer er lagt, som sikrer kabelens mekaniske styrke.

Det optiske signalet forplanter seg langs en enkeltmodusfiber (diameteren deres er 5-15 mikron), nesten uten å bli reflektert fra veggene til fiberen (det går inn i fiberen parallelt med veggene), noe som sikrer en meget bred båndbredde (opp til hundrevis av gigahertz per kilometer). Mange signaler forplanter seg langs en multimodusfiber (diameteren er 40-100 mikron), som hver kommer inn i fiberen i sin egen vinkel (sin egen modus) og følgelig reflekteres fra veggene til fiberen på forskjellige steder (båndbredde på multimodus fiber er 500-800 MHz/km).

Kilden til lysstrålen som forplantes gjennom den fiberoptiske kabelen er en omformer av elektriske signaler til optiske signaler, for eksempel en LED eller en halvlederlaser. Informasjon kodes ved å endre intensiteten til lysstrålen. Det fysiske grunnlaget for å sende en lysstråle langs en fiber er prinsippet om total intern refleksjon av strålen fra veggene i fiberen, som sikrer minimal signaldemping, høyeste beskyttelse mot eksterne elektromagnetiske felt og høy overføringshastighet. En fiberoptisk kabel med et stort antall fibre kan bære et stort antall meldinger. I den andre enden av kabelen konverterer mottaksenheten lyssignalene til elektriske signaler. Dataoverføringshastigheten via fiberoptisk kabel er svært høy og når 1000 Mbit/s, men den er svært kostbar og brukes vanligvis kun til å legge kritiske ryggradskommunikasjonskanaler. En slik kabel forbinder hovedstedene og storbyene i de fleste land i verden, og en kabel lagt langs bunnen av Atlanterhavet forbinder Europa med Amerika. Den fiberoptiske kabelen forbinder St. Petersburg med Moskva, de baltiske og skandinaviske landene, i tillegg er den lagt i metrotunneler og forbinder alle distrikter i byen. I datanettverk brukes fiberoptisk kabel i deres mest kritiske områder, spesielt på Internett. Mulighetene for fiberoptiske kanaler er virkelig ubegrensede: én tykk fiberoptisk kabel kan samtidig organisere flere hundre tusen telefonkanaler, flere tusen videotelefonkanaler og rundt tusen TV-kanaler.

Radiokanal er en trådløs kommunikasjonskanal lagt over luften. Et dataoverføringssystem (DTS) over en radiokanal inkluderer en radiosender og en radiomottaker innstilt på samme radiobølgeområde, som bestemmes av frekvensbåndet til det elektromagnetiske spekteret som brukes til dataoverføring. Ofte kalles denne SPD ganske enkelt en radiokanal. Dataoverføringshastigheter over en radiokanal er praktisk talt ubegrensede (de er begrenset av båndbredden til sende- og mottaksutstyret). Høyhastighets radioaksess gir brukerne kanaler med overføringshastigheter på 2 Mbit/s og høyere I nær fremtid forventes radiokanaler med hastigheter 20-50 Mbit/s Tabell 15. 1 viser navn på radiobølger og de tilsvarende frekvensbåndene.

Tabell 15. 1. Radiobølgebånd

For kommersielle telekommunikasjonssystemer brukes oftest frekvensområdene 902-928 MHz og 2,4-2,48 GHz (i noen land, som USA, ved lave nivåer av strålingseffekt - opptil 1 W - er det tillatt å bruke disse områdene uten statlig lisens).

Trådløse kommunikasjonskanaler har dårlig støyimmunitet, men gir brukeren maksimal mobilitet og effektiv kommunikasjon. I datanettverk brukes oftest trådløse kommunikasjonskanaler for dataoverføring der bruk av tradisjonelle kabelteknologier er vanskelig eller rett og slett umulig. Men i nær fremtid kan situasjonen endre seg - ny trådløs Bluetooth-teknologi utvikles aktivt.

blåtann er en teknologi for overføring av data over radiokanaler over korte avstander, som tillater kommunikasjon mellom mobiltelefoner, datamaskiner og diverse periferiutstyr selv i tilfeller der kravet til siktlinje brytes.

Vanlig brukt og allerede ganske godt kjent er koblinger av elektronisk utstyr til hverandre ved hjelp av en infrarød kommunikasjonskanal. Men disse forbindelsene krever siktlinje. TV-fjernkontrollen kan for eksempel ikke brukes hvis det er minst et ark med avispapir mellom deg og TV-en.

I utgangspunktet blåtann ble vurdert utelukkende som et alternativ til bruk av infrarøde forbindelser mellom ulike bærbare enheter. Men nå spår eksperter to retninger for den utbredte bruken av Bluetooth. Den første retningen er hjemmenettverk, som inkluderer forskjellig elektronisk utstyr, spesielt datamaskiner, fjernsyn, etc. Den andre, mye viktigere retningen er lokale nettverk av kontorer til små selskaper, hvor Bluetooth-standarden kan erstatte tradisjonelle kablede teknologier.

Ulempen med Bluetooth er den relativt lave dataoverføringshastigheten - den overstiger ikke 720 kbps, så denne teknologien er ikke i stand til å overføre et videosignal.

Telefonlinjer er de mest omfattende og mest brukte. Telefonkommunikasjonslinjer overfører lyd (tone) og faksmeldinger; de er grunnlaget for konstruksjon av informasjons- og referansesystemer, e-postsystemer og datanettverk.

Både analoge og digitale informasjonsoverføringskanaler kan organiseres via telefonlinjer. La oss vurdere dette problemet, på grunn av dets høye relevans, litt mer detaljert.

"Primitive Old Telephone System", i den engelske forkortelsen POTS (Primitive Old Telephone System), består av to deler: ryggradskommunikasjonssystemet og abonnenttilgangsnettverket til det. Det enkleste alternativet for abonnenter å få tilgang til ryggradssystemet er å bruke en analog abonnentkommunikasjonskanal. De fleste telefonapparater er på denne måten koblet til en automatisk telefonsentral (PBX), som allerede er en del av trunksystemet.

En telefonmikrofon konverterer lydvibrasjoner til et analogt elektrisk signal, som sendes over abonnentlinjen til telefonsentralen. Den nødvendige båndbredden for menneskelig stemmeoverføring er omtrent 3 kHz, fra 300 Hz til 3,3 kHz. Når du løfter av røret, genereres det et "løft av"-signal som informerer telefonsentralen om samtalen, og hvis telefonsentralen ikke er opptatt, slås ønsket telefonnummer, som overføres til telefonsentralen i form av en sekvens av pulser (med pulsoppringing) eller i form av en kombinasjon av lydfrekvenssignaler (med toneoppringing). Samtalen avsluttes med et "på-på"-signal som genereres når håndsettet legges fra seg. Denne typen anropsprosedyre kalles "in band" fordi anropssignalene sendes over samme kanal som taleoverføringen.

Datakommunikasjonssystemer kalt utveksling av informasjon over en avstand mellom flere datamaskiner.

Datakommunikasjonskanaler kan klassifiseres i henhold til følgende kriterier:

  • I henhold til metoden for å kode informasjon, kan den deles inn i digital og analog;
  • I henhold til kommunikasjonsmetoden kan de deles inn i dedikerte og oppringte;
  • I henhold til metoden for informasjonsoverføring er de delt inn i kablet, trådløst og optisk.

Analog- over analoge kanaler presenteres informasjonen som overføres i kontinuerlig form, det vil si i form av en kontinuerlig serie verdier av enhver fysisk mengde.

Digital- dette er kanaler som den overførte informasjonen overføres gjennom i form av digitale (diskrete, pulserte) signaler av en eller annen fysisk karakter.

Byttet om- dette er kanaler opprettet fra separate seksjoner bare for varigheten av overføringen av informasjon gjennom dem; etter slutten av kommunikasjonsøkten blir en slik kanal brutt.

Dedikerte kanaler– dette er kanaler som er organisert over lang tid og har konstante egenskaper når det gjelder lengde og kapasitet.

Hovedkarakteristikkene til kommunikasjonskanaler inkluderer informasjonsoverføringshastighet, pålitelighet, kostnad og utviklingsreserver.

Informasjonsoverføringshastighet måles i bit/s og baud. Antall endringer i signalinformasjonsparameteren per sekund måles i baud.

Baud- dette er hastigheten når ett signal (for eksempel en puls) sendes per sekund, uavhengig av størrelsen på endringen. Måleenheten for bit/s tilsvarer en enkelt endring i signalet i kommunikasjonskanalen og med enkle signalkodingsmetoder; når en endring bare er enkelt, kan vi anta at: 1 baud = 1 bit/s; 1 Kbaud = 103 bps; 1 Mbaud = 106 bps, osv.

Hvis et dataelement ikke kan representeres av to, men med et stort antall verdier av en hvilken som helst signalparameter, vil verdien av 1 baud være mer enn 1 bit per sekund.

Pålitelighet- overføring av informasjon uten tap eller endring. Sender og mottaker er dataoverføringsutstyr som forbinder informasjonskilden og mottakeren med en kommunikasjonskanal. Eksempler på dataoverføringsutstyr inkluderer modemer, terminaladaptere, nettverkskort osv.

For å forbedre kvaliteten på et signal som sendes over lange avstander, brukes tilleggsutstyr: repeatere, brytere, konsentratorer, rutere, multipleksere.

Klassifiseringen er basert på disse prinsippene, og tar hensyn til gjennomstrømningen til kommunikasjonskanalen:

  • lavhastighets kommunikasjonskanaler, informasjonsoverføringshastigheten i dem varierer fra 50 til 200 bit/s;
  • kommunikasjonskanaler med middels hastighet, overføringshastigheten i dem er fra 300 til 9600 bps, og i nye standarder opptil 56 000 bps;
  • høyhastighets (bredbånd) kommunikasjonskanaler som gir informasjonsoverføringshastigheter over 56 000 bps.

Hastighetsegenskapene til kanalen avhenger i stor grad av kablene som brukes.

vridd par- Dette er isolerte kobbertråder, hvis vanlige diameter er 1 mm, tvunnet i par rundt hverandre i form av en spiral. Dette lar deg redusere den elektromagnetiske interaksjonen til flere vridd par i nærheten.

Den vanligste bruken av tvunnet parkabel er en telefonlinje. Tvinnede par som løper over lange avstander kombineres til en kabel, som er dekket med et beskyttende belegg. Hvis ledningsparene inne i slike kabler ikke var vridd, ville signalene som passerer gjennom dem overlappe hverandre. Telefonkabler flere centimeter i diameter kan sees trukket på stolper.

Twisted pair-kabler brukes til å overføre analoge og digitale signaler. Båndbredden avhenger av diameteren og lengden på ledningen, men over lange avstander kan den nå flere megabit per sekund.

Det er to typer tvunnet par:

  • Uskjermede tvunnet par kabler De har en ganske høy gjennomstrømning, er enkle å bruke, krever ikke jording og er mye brukt på grunn av sin lave pris. Uskjermet tvunnet parkabel brukes ikke i et lokalnettverk som behandler sensitiv informasjon fordi det kan øke feltstyrken.
  • Skjermet tvunnet par har gode tekniske egenskaper, men er høye i kostnad, stive og upraktiske å betjene, og krever jording. Denne typen kabel brukes hovedsakelig i nettverk med begrenset tilgang til informasjon.

Koaksialkabel- midler for dataoverføring. Den er bedre skjermet enn tvunnet par, så den kan overføre data over lengre avstander med høyere hastigheter. To typer kabler er mye brukt. Den ene brukes til å bære bare et digitalt signal, og den andre typen kabel brukes til å bære et analogt signal.

Koaksialkabel består av en isolert, solid kobbertråd plassert i midten av kabelen. En sylindrisk leder, vanligvis laget i form av et fint kobbernett, strekkes over isolasjonen. Den er dekket med et ytre beskyttende lag av isolasjon (plastskall). Designet og den spesielle typen skjerming av koaksialkabelen gir høy gjennomstrømning og utmerket støyimmunitet.

Koaksialkabler for telekommunikasjon er delt inn i to grupper:

  • "tykke" koaksialer;
  • "tynne" koaksialer.

Den tykke koaksialkabelen har en ytre diameter på 12,5 mm og en ganske tykk leder (2,17 mm), noe som gir gode elektriske og mekaniske egenskaper.

Dataoverføringshastigheten over en tykk koaksialkabel er opptil 50 Mbit/s, men gitt den visse ulempen med å jobbe med den og dens betydelige kostnad, er det ikke alltid mulig å bruke den i datanettverk.

En tynn koaksialkabel har en ytre diameter på 5-6 mm, den er billigere og mer praktisk å bruke, men den tynne lederen i den (0,9 mm) forårsaker dårligere elektriske og mekaniske egenskaper. Dataoverføringshastigheten over "tynn" koaksial overskrider ikke 10 Mbit/s.

Koaksialkabler ble mye brukt i telefonsystemer, men for langdistanselinjer blir de erstattet av fiberoptiske kabler. Imidlertid er koaksialkabler mye brukt for kabel-TV.

Fiberoptiske kabler Strukturen ligner et vridd par. Grunnlaget for den fiberoptiske kabelen er en glasskjerne som lys forplanter seg gjennom, omgitt av en solid kjerne og plassert i et beskyttende skall med en diameter på 125 mikron.

En kabel kan inneholde fra én til flere hundre slike kjerner. Kjernen er dekket med et lag glass med lavere brytningsindeks enn kjernen. Den er designet for å mer pålitelig hindre lys fra å slippe ut utenfor kjernen.

Det ytre laget er et plastskall som beskytter glasset. Kilden til lysstrålen som forplantes gjennom den fiberoptiske kabelen er en omformer av elektriske signaler til optiske signaler, for eksempel en LED eller en halvlederlaser.

Informasjon kodes ved å endre intensiteten til lysstrålen. Det fysiske grunnlaget for å sende en lysstråle langs en fiber er prinsippet om total intern refleksjon av strålen fra veggene i fiberen, som sikrer minimal signaldemping, høyeste beskyttelse mot eksterne elektromagnetiske felt og høy overføringshastighet. En fiberoptisk kabel med et stort antall fibre kan bære et stort antall meldinger. I den andre enden av kabelen konverterer mottaksenheten lyssignalene til elektriske signaler.

Dataoverføringshastigheten via fiberoptisk kabel når 1000 Mbit/s, men den er svært kostbar og brukes kun til å legge kritiske ryggradskommunikasjonskanaler. Denne kabelen forbinder hovedstedene og storbyene i de fleste land i verden, så vel som kontinenter.

I datanettverk og Internett brukes fiberoptisk kabel i deres mest kritiske områder. Mulighetene for fiberoptiske kanaler er virkelig ubegrensede: én tykk fiberoptisk kabel kan samtidig organisere flere hundre tusen telefonkanaler, flere tusen videotelefonkanaler og rundt tusen TV-kanaler.

For tiden blir trådløse kommunikasjonstyper utbredt: radiokanaler, infrarøde og millimeterbølger.

Radiokanal er en trådløs kommunikasjonskanal lagt over luften. Et radiodataoverføringssystem inkluderer en radiosender og en radiomottaker innstilt på samme radiobølgeområde, som bestemmes av frekvensbåndet til det elektromagnetiske spekteret som brukes til dataoverføring.

Et slikt dataoverføringssystem kalles ganske enkelt en radiokanal. Dataoverføringshastigheter over en radiokanal er praktisk talt ubegrensede (de er begrenset av båndbredden til sender/mottakerutstyret). Høyhastighets radiotilgang gir brukere kanaler med overføringshastigheter på 2 Mbit/s og høyere. I nær fremtid ventes radiokanaler med hastigheter på 20-50 Mbit/s.

Infrarød og millimeterbølgestråling uten bruk av kabel er mye brukt for kommunikasjon over korte avstander. Fjernkontroller for TV-er og videospillere bruker infrarød stråling. De er relativt retningsbestemte, billige og enkle å installere, men har en viktig ulempe: infrarød stråling passerer ikke gjennom faste gjenstander. På den annen side er det også positivt at infrarøde bølger ikke går gjennom vegger. Dette øker tross alt sikkerheten til det infrarøde systemet mot avlytting sammenlignet med radiosystemet.

Av denne grunn krever ikke bruk av et infrarødt kommunikasjonssystem en statlig lisens, i motsetning til radiokommunikasjon (bortsett fra ISM-båndene). Infrarød kommunikasjon brukes i stasjonære datasystemer (for eksempel for å koble bærbare datamaskiner til skrivere), men spiller fortsatt ikke en vesentlig rolle i telekommunikasjon.

Trådløse kommunikasjonskanaler har dårlig støyimmunitet, men gir brukeren maksimal mobilitet og effektiv kommunikasjon. I datanettverk brukes oftest trådløse kommunikasjonskanaler for dataoverføring der bruk av tradisjonelle kabelteknologier er vanskelig eller rett og slett umulig.

Men i nær fremtid kan situasjonen endre seg - ny trådløs Bluetooth-teknologi utvikles aktivt. Bluetooth er en teknologi for overføring av data over radiokanaler over korte avstander, som tillater kommunikasjon mellom trådløse telefoner, datamaskiner og diverse periferiutstyr selv i tilfeller der kravet til siktlinje brytes.

Bluetooth ble i utgangspunktet kun sett på som et alternativ til infrarøde forbindelser mellom ulike bærbare enheter. Men nå spår eksperter to retninger for den utbredte bruken av Bluetooth.

Den første er hjemmenettverk, som inkluderer forskjellig elektronisk utstyr, spesielt datamaskiner, fjernsyn osv. Den andre, mye viktigere, retningen er lokale nettverk av kontorer til små firmaer, der Bluetooth-standarden er posisjonert som en erstatning for tradisjonelle kablede teknologier. Ulempen med Bluetooth er den relativt lave dataoverføringshastigheten - den overstiger ikke 720 Kbps, så denne teknologien er ikke i stand til å overføre et videosignal.

Kjennetegn

Følgende kanalkarakteristikker brukes

Støyimmunitet

Støyimmunitet. Hvor er minimum signal-til-støy-forhold;

Kanalvolum

Kanalvolumet bestemmes av formelen: ,

hvor er tiden hvor kanalen er okkupert av det overførte signalet;

For å sende et signal gjennom en kanal uten forvrengning, må volumet på kanalen være større enn eller lik volumet til signalet, dvs. . Det enkleste tilfellet med å tilpasse signalvolumet inn i kanalvolumet er å oppnå oppfyllelsen av ulikhetene > og . Det kan imidlertid utføres i andre tilfeller, noe som gjør det mulig å oppnå de nødvendige kanalkarakteristikkene ved å endre andre parametere. For eksempel, når frekvensområdet reduseres, kan båndbredden økes.

Klassifisering

Det finnes mange typer kommunikasjonskanaler, blant dem de vanligste er kablede kommunikasjonskanaler (antenne, kabel, fiber, etc.) og radiokommunikasjonskanaler (troposfæriske, satellitt, etc.). Slike kanaler er på sin side vanligvis kvalifisert basert på egenskapene til inngangs- og utgangssignalene, så vel som på endringer i egenskapene til signalene avhengig av slike fenomener som oppstår i kanalen som fading og demping av signaler.

Basert på typen forplantningsmedium er kommunikasjonskanaler delt inn i kablede, akustiske, optiske, infrarøde og radiokanaler.

Kommunikasjonskanaler er også klassifisert i

  • kontinuerlig (kontinuerlige signaler ved inngangen og utgangen til kanalen),
  • diskret eller digital (ved inngangen og utgangen til kanalen - diskrete signaler),
  • kontinuerlig-diskret (ved kanalinngangen - kontinuerlige signaler, og ved utgangen - diskrete signaler),
  • diskret-kontinuerlig (ved kanalinngangen er det diskrete signaler, og ved utgangen er det kontinuerlige signaler).

Kanaler kan enten være lineære eller ikke-lineære, temporale eller spatiotemporale. Det er mulig å klassifisere kommunikasjonskanaler etter frekvensområde.

Kommunikasjonskanalmodeller

Kommunikasjonskanalen er beskrevet av en matematisk modell, hvis oppgave er redusert til å definere de matematiske modellene av utdata og input og, samt etablere en forbindelse mellom dem, karakterisert av operatøren, dvs.

.

Kontinuerlige kanalmodeller

Kontinuerlige kanalmodeller kan klassifiseres i additiv Gaussisk støykanalmodell, ubestemt signalfase og additiv støykanalmodell, og intersymbolinterferens og additiv støykanalmodell.

Ideell kanalmodell

Den ideelle kanalmodellen brukes når tilstedeværelsen av interferens kan neglisjeres. Ved bruk av denne modellen er utgangssignalet deterministisk, dvs.

der γ er en konstant som bestemmer overføringskoeffisienten, er τ en konstant forsinkelse.

Modell av en kanal med usikker signalfase og additiv støy

En kanalmodell med usikker signalfase og additiv støy skiller seg fra en ideell kanalmodell ved at den er en tilfeldig variabel. For eksempel, hvis inngangssignalet er smalbånd, er utgangssignalet til en kanal med en usikker signalfase og additiv støy definert som følger:

,

hvor det tas i betraktning at inngangssignalet kan representeres i formen:

,

hvor er Hilbert-transformasjonen, er en tilfeldig fase, hvis fordeling vanligvis anses som ensartet over intervallet.

Kanalmodell med intersymbolinterferens og additiv støy

Modellen av en kanal med intersymbolinterferens og additiv støy tar hensyn til utseendet til signalspredning i tid på grunn av ikke-lineariteten til fase-frekvenskarakteristikken til kanalen og begrensningen av dens båndbredde, dvs. for eksempel, når du sender diskrete meldinger over en kanal, vil verdien av utgangssignalet bli påvirket av kanalens svar ikke bare på det overførte symbolet, men også på tidligere eller senere symboler. I radiokanaler er forekomsten av intersymbolinterferens påvirket av flerveis forplantning av radiobølger.

Modeller av diskrete kommunikasjonskanaler

For å spesifisere en diskret kanalmodell, er det nødvendig å bestemme et sett med inngangs- og utgangskodesymboler, samt et sett med betingede sannsynligheter for utgangssymboler for gitt inngang .

Modeller av diskrete-kontinuerlige kommunikasjonskanaler

Det finnes også modeller for diskrete-kontinuerlige kommunikasjonskanaler

se også

Notater

Litteratur

  • Zyuko A. G., Klovsky D. D., Korzhik V. I., Nazarov M. V., Teori om elektrisk kommunikasjon / Red. D.D. Klovsky. - Lærebok for universiteter. - M.: Radio og kommunikasjon, 1999. - 432 s. -

Statlig eksamen

(Statlig eksamen)

Spørsmål nr. 3 «Kommunikasjonskanaler. Klassifisering av kommunikasjonskanaler. Kommunikasjonskanalparametere. Betingelse for å sende et signal over en kommunikasjonskanal."

(Plyaskin)


Link. 3

Klassifisering. 5

Kjennetegn (parametere) til kommunikasjonskanaler. 10

Betingelse for å sende signaler over kommunikasjonskanaler. 1. 3

Litteratur. 14


Link

Link- et system med tekniske midler og signalforplantningsmiljø for overføring av meldinger (ikke bare data) fra kilde til mottaker (og omvendt). Kommunikasjonskanal, forstått i snever forstand ( kommunikasjonsvei), representerer bare det fysiske signalutbredelsesmediet, for eksempel en fysisk kommunikasjonslinje.

Kommunikasjonskanalen er designet for å overføre signaler mellom eksterne enheter. Signaler har informasjon beregnet for presentasjon for brukeren (personen) eller for bruk av dataapplikasjonsprogrammer.

Kommunikasjonskanalen inkluderer følgende komponenter:

1) sendeenhet;

2) mottaksenhet;

3) overføringsmedium av forskjellig fysisk natur (fig. 1).

Signalet som genereres av senderen og bærer informasjon, etter å ha passert gjennom overføringsmediet, kommer til inngangen til mottaksanordningen. Deretter skilles informasjonen fra signalet og overføres til forbrukeren. Signalets fysiske natur er valgt slik at det kan forplante seg gjennom overføringsmediet med minimal dempning og forvrengning. Signalet er nødvendig som en informasjonsbærer, det bærer ikke i seg selv informasjon.

Figur 1. Kommunikasjonskanal (alternativ nr. 1)

Fig.2 Kommunikasjonskanal (alternativ nr. 2)

De. denne (kanalen) er en teknisk enhet (teknologi + miljø).


Klassifisering

Det vil være nøyaktig tre typer klassifiseringer. Velg etter smak og farge:

Klassifisering nr. 1:

Det finnes mange typer kommunikasjonskanaler, hvorav de vanligste er kanaler kablet kommunikasjon ( antenne, kabel, fiber etc.) og radiokommunikasjonskanaler (troposfærisk, satellitt og så videre.). Slike kanaler er på sin side vanligvis kvalifisert basert på egenskapene til inngangs- og utgangssignalene, så vel som på endringer i egenskapene til signalene avhengig av slike fenomener som oppstår i kanalen som fading og demping av signaler.



Basert på type distribusjonsmedium er kommunikasjonskanaler delt inn i:

Kablet;

Akustisk;

Optisk;

Infrarød;

Radiokanaler.

Kommunikasjonskanaler er også klassifisert i:

· kontinuerlig (kontinuerlige signaler ved inngangen og utgangen til kanalen),

· diskret eller digital (ved inngangen og utgangen til kanalen - diskrete signaler),

kontinuerlig-diskret (ved kanalinngangen er det kontinuerlige signaler, og ved utgangen er det diskrete signaler),

· diskret-kontinuerlig (diskrete signaler ved kanalinngangen og kontinuerlige signaler ved utgangen).

Kanaler kan være som lineær Og ikke-lineær, midlertidig Og spatiotemporal.

Mulig klassifisering kommunikasjonskanaler etter frekvensområde .

Informasjonsoverføringssystemer er enkeltkanal Og multikanal. Type system bestemmes av kommunikasjonskanalen. Hvis et kommunikasjonssystem er bygget på samme type kommunikasjonskanaler, bestemmes navnet av det typiske navnet på kanalene. Ellers brukes detaljering av klassifiseringsfunksjoner.

Klassifisering nr. 2 (mer detaljert):

1. Klassifisering i henhold til frekvensområdet som brukes

Ø Kilometer (DV) 1-10 km, 30-300 kHz;

Ø Hektometrisk (HW) 100-1000 m, 300-3000 kHz;

Ø Dekameter (HF) 10-100 m, 3-30 MHz;

Ø Meter (MV) 1-10 m, 30-300 MHz;

Ø UHF (UHF) 10-100 cm, 300-3000 MHz;

Ø Centimeterbølge (SMV) 1-10 cm, 3-30 GHz;

Ø Millimeterbølge (MMW) 1-10 mm, 30-300 GHz;

Ø Desimilimeter (DMMV) 0,1-1 mm, 300-3000 GHz.

2. I henhold til retningen på kommunikasjonslinjene

- regissert ( forskjellige ledere brukes):

Ø koaksial,

Ø tvunnet par basert på kobberledere,

Ø fiberoptikk.

- rundstrålende (radiokoblinger);

Ø siktelinje;

Ø troposfærisk;

Ø ionosfærisk

Ø plass;

Ø radiorelé (omsending på desimeter og kortere radiobølger).

3. Etter type meldinger som sendes:

Ø telegraf;

Ø telefon;

Ø dataoverføring;

Ø faksimile.

4. Etter type signaler:

Ø analog;

Ø digital;

Ø puls.

5. Etter type modulasjon (manipulasjon)

- I analoge kommunikasjonssystemer:

Ø med amplitudemodulasjon;

Ø med enkeltbåndsmodulasjon;

Ø med frekvensmodulasjon.

- I digitale kommunikasjonssystemer:

Ø med amplitudemanipulasjon;

Ø med frekvensskifttasting;

Ø med fasemanipulering;

Ø med relativ faseskift-tasting;

Ø med tonal inntasting (enkeltelementer manipulerer en underbærebølgesving (tone), hvoretter manipulering utføres med en høyere frekvens).

6. I henhold til radiosignalets basisverdi

Ø bredbånd (B>> 1);

Ø smalbånd (B»1).

7. Etter antall samtidig overførte meldinger

Ø enkanals;

Ø multikanal (frekvens, tid, kodedeling av kanaler);


8. Etter retning for meldingsutveksling

Ø ensidig;

Ø bilateralt.
9. Etter ordre om meldingsutveksling

Ø simplex kommunikasjon- toveis radiokommunikasjon, der overføring og mottak av hver radiostasjon utføres vekselvis;

Ø dupleks kommunikasjon- overføring og mottak utføres samtidig (den mest effektive);

Ø halv-dupleks kommunikasjon- refererer til simpleks, som sørger for en automatisk overgang fra sending til mottak og mulighet for å spørre korrespondenten på nytt.

10. Metoder for å beskytte overført informasjon

Ø åpen kommunikasjon;

Ø lukket kommunikasjon (hemmelig).

11. I henhold til graden av automatisering av informasjonsutveksling

Ø ikke-automatisert - kontroll av radiostasjonen og utveksling av meldinger utføres av operatøren;

Ø automatisert - kun informasjon legges inn manuelt;

Ø automatisk - prosessen med meldinger utføres mellom en automatisk enhet og en datamaskin uten operatørdeltakelse.

Klassifisering nr. 3 (noe kan gjentas):

1. Etter formål

Telefon

Telegraf

Fjernsyn

Kringkasting

2. Etter overføringsretning

Simplex (overføring kun i én retning)

Halv-dupleks (overføring vekselvis i begge retninger)

Dupleks (samtidig overføring i begge retninger)

3. I henhold til kommunikasjonslinjens natur

Mekanisk

Hydraulisk

Akustisk

Elektrisk (kablet)

Radio (trådløs)

Optisk

4. Av arten av signalene ved inngangen og utgangen til kommunikasjonskanalen

Analog (kontinuerlig)

Diskret i tid

Diskret etter signalnivå

Digital (diskret i både tid og nivå)

5. Etter antall kanaler per kommunikasjonslinje

Enkel kanal

Multikanal

Og en annen tegning her:

Fig.3. Klassifisering av kommunikasjonslinjer.


Kjennetegn (parametere) til kommunikasjonskanaler

1. Kanaloverføringsfunksjon: presentert i skjemaet amplitude-frekvensrespons (AFC) og viser hvordan amplituden til sinusoiden ved utgangen av kommunikasjonskanalen dempes sammenlignet med amplituden ved dens inngang for alle mulige frekvenser til det overførte signalet. Den normaliserte amplitude-frekvensresponsen til kanalen er vist i fig. 4. Å kjenne amplitude-frekvensresponsen til en ekte kanal lar deg bestemme formen på utgangssignalet for nesten alle inngangssignaler. For å gjøre dette er det nødvendig å finne spekteret til inngangssignalet, konvertere amplituden til dets konstituerende harmoniske i samsvar med amplitude-frekvenskarakteristikken, og deretter finne formen til utgangssignalet ved å legge til de konverterte harmoniske. For å eksperimentelt kontrollere amplitude-frekvensresponsen, er det nødvendig å teste kanalen med referanse (lik amplitude) sinusoider over hele frekvensområdet fra null til en eller annen maksimal verdi som kan finnes i inngangssignalene. Dessuten må frekvensen av inngangssinusene endres i små trinn, noe som betyr at antallet eksperimenter bør være stort.

-- forholdet mellom spekteret til utgangssignalet og inngangen
- båndbredde

Fig.4 Normalisert amplitude-frekvensrespons for kanalen

2. Båndbredde: er en avledet karakteristikk fra frekvensresponsen. Den representerer et kontinuerlig område av frekvenser der forholdet mellom amplituden til utgangssignalet og inngangen overskrider en forhåndsbestemt grense, det vil si at båndbredden bestemmer området for signalfrekvenser som dette signalet overføres til gjennom en kommunikasjonskanal uten betydelig forvrengning. . Vanligvis måles båndbredden til 0,7 fra den maksimale frekvensresponsverdien. Båndbredde har størst innflytelse på maksimalt mulig hastighet for informasjonsoverføring over en kommunikasjonskanal.

3. Demping: er definert som den relative reduksjonen i amplitude eller effekt til et signal når et signal med en viss frekvens sendes over en kanal. Ofte, når man driver en kanal, er grunnfrekvensen til det overførte signalet kjent på forhånd, det vil si frekvensen hvis harmoniske har størst amplitude og kraft. Derfor er det nok å kjenne dempningen ved denne frekvensen for å tilnærmet estimere forvrengningen av signalene som sendes over kanalen. Mer nøyaktige estimater er mulig med kunnskap om dempningen ved flere frekvenser som tilsvarer flere grunnleggende harmoniske av det overførte signalet.

Dempning måles vanligvis i desibel (dB) og beregnes ved hjelp av følgende formel: , Hvor

Signaleffekt ved kanalutgangen,

Signaleffekt ved kanalinngangen.

Dempning beregnes alltid for en bestemt frekvens og er relatert til kanallengden. I praksis brukes alltid begrepet «lineær dempning», dvs. signaldemping per enhet kanallengde, for eksempel demping 0,1 dB/meter.

4. Overføringshastighet: karakteriserer antall biter som sendes over kanalen per tidsenhet. Det måles i bits per sekund - bit/s, samt avledede enheter: Kbit/s, Mbit/s, Gbit/s. Overføringshastigheten avhenger av kanalbåndbredde, støynivå, type koding og modulering.

5. Kanalstøyimmunitet: karakteriserer dens evne til å gi signaloverføring under forhold med interferens. Interferens er vanligvis delt inn i innvendig(representerer termisk støy fra utstyr) Og utvendig(de er forskjellige og avhenger av overføringsmediet). Støyimmuniteten til kanalen avhenger av maskinvare og algoritmiske løsninger for behandling av det mottatte signalet, som er innebygd i transceiverenheten. Støyimmunitet overføring av signaler gjennom kanalen kan økes på grunn av koding og spesialbehandling signal.

6. Dynamisk rekkevidde : logaritme av forholdet mellom maksimumseffekten til signalene som sendes av kanalen og minimum.

7. Støyimmunitet: Dette er støyimmunitet, dvs. støyimmunitet.

En kommunikasjonskanal er et system av tekniske midler og signalformidlingsmedium for å overføre meldinger (ikke bare data) fra en kilde til en mottaker (og omvendt). En kommunikasjonskanal, forstått i snever betydning, representerer bare det fysiske mediet for signalutbredelse, for eksempel en fysisk kommunikasjonslinje.

Fra kilden til meldingen (talende person), kommer meldingen (talen) til inngangen til senderenheten (mikrofonen). Sendeenheten konverterer meldingen til signaler som kommer til inngangen til kommunikasjonskanalen. Ved utgangen av kommunikasjonskanalen reproduserer mottaksenheten (telefonkapselen) den overførte meldingen basert på det mottatte signalet, sistnevnte oppfattes av meldingsmottakeren (den lyttende personen). Senderen, kommunikasjonskanalen og mottakeren danner et informasjonsoverføringssystem eller kommunikasjonssystem.

I henhold til formålet skiller kommunikasjonssystemer mellom telesignalering, telemåling, telekontroll (telekommando), telegraf, telefon, lydkringkasting, faks, fjernsynskringkasting osv. kanaler.

Kommunikasjonskanaler kan ha mange former, inkludert kanaler som oppfyller lagringskrav og kan videresende meldinger så snart en situasjon oppstår.

Eksempler på kommunikasjonskanaler inkluderer:

  • · Forbindelse mellom initierende og avsluttende noder i kjeden
  • · En buffer der meldinger kan plasseres og mottas
  • · En dedikert kanal levert av et overføringsmedium, enten ved fysisk separasjon som flerparkabel eller elektrisk separasjon som frekvensdelingsmultipleksing eller tidsdelt multipleksing
  • Veien for et elektrisk eller elektromagnetisk signal å reise er vanligvis forskjellig fra andre parallelle baner
  • · En del av et opptaksmedium, for eksempel et spor eller en gruppe med spor, som lar en stasjon eller lydenhet leses eller skrives
  • · I kommunikasjonssystemer, den delen som forbinder datakilden og datasynken
  • · En spesifikk radiofrekvens, par eller rekkevidde av frekvenser, vanligvis angitt med en bokstav, tall eller kodeord og ofte tildelt etter internasjonal avtale
  • · En plass på IRC-nettverket (Internet Relay Chat) der deltakerne kan kommunisere med hverandre

Alle disse kommunikasjonskanalene deler egenskapen at de bærer informasjon som føres gjennom kanalen av et signal.

Et eksempel på en kommunikasjonskanal er en spesifikk radiofrekvens, frekvenspar eller frekvensområde, vanligvis utpekt med en bokstav, tall eller kodeord, og ofte utpekt ved internasjonal avtale. Marine VHF-radio bruker rundt 88 kanaler i VHF-båndet for toveis frekvensmodulert talekommunikasjon. Kanal 16 betyr for eksempel en frekvens på 156.800 MHz.

TV-kanaler er lokalisert ved en frekvens hvis definerende fysiske mengde er megahertz (MHz). Hver kanal har en bredde på 6 MHz. Bortsett fra disse fysiske kanalene, har TV også virtuelle kanaler. Wi-Fi (trådløst nettverk) er en kommunikasjonskanal som består av ulisensierte kanaler 1-13 i området fra 2412 MHz til 2484 MHz i trinn på 5 MHz.