Яка функція пов'язана із перевіркою каналу зв'язку. Мережеві технології, канали зв'язку та їх основні характеристики

1. Канал зв'язку

Канал зв'язку - система технічних засобіві середовище поширення сигналів передачі повідомлень (як даних) від джерела до одержувачу (і навпаки). Канал зв'язку, який розуміється у вузькому значенні (тракт зв'язку), представляє лише фізичне середовище поширення сигналів, наприклад, фізичну лінію зв'язку.

Канал зв'язку призначений передачі сигналів між віддаленими пристроями. Сигнали несуть інформацію, призначену для подання користувачеві (людині), або використання прикладними програмами ЕОМ.

2 Канал зв'язку включає такі компоненти:

1) передавальний пристрій;

2) приймальний пристрій;

3) середовище передачі різної фізичної природи

Формований передавачем сигнал, несе інформаціюпісля проходження через середовище передачі надходить на вхід приймального пристрою. Далі інформація виділяється із сигналу та передається споживачеві. Фізична природа сигналу вибирається таким чином, щоб він міг поширюватися через середовище передачі з мінімальним ослабленням та спотвореннями. Сигнал необхідний як переносник інформації, сам він інформації не несе. канал зв'язок віддалений одержувач

Тобто. це (канал) - технічний пристрій(техніка + середовище).

3. Характеристики (параметри) каналів зв'язку

1. Передаточна функція каналу: подається у вигляді амплітудно-частотної характеристики (АЧХ) і показує, як загасає амплітуда синусоїди на виході каналу зв'язку в порівнянні з амплітудою на її вході для всіх можливих частот сигналу, що передається. Знання амплітудно-частотної характеристики реального каналу дозволяє визначити форму вихідного сигналу для будь-якого вхідного сигналу. Для цього необхідно знайти спектр вхідного сигналу, перетворити амплітуду складових гармонік відповідно до амплітудно-частотної характеристикою, а потім знайти форму вихідного сигналу, склавши перетворені гармоніки. Для експериментальної перевірки амплітудно-частотної характеристики потрібно провести тестування каналу еталонними (рівними по амплітуді) синусоїдами по всьому діапазону частот від нуля до деякого максимального значення, що може зустрітися у вхідних сигналах. Причому змінювати частоту вхідних синусоїд потрібно з невеликим кроком, а значить кількість експериментів має бути більшою.

2. Смуга пропускання: є похідною характеристикою АЧХ. Вона є безперервним діапазоном частот, для яких відношення амплітуди вихідного сигналу до вхідного перевищує деяку заздалегідь задану межу, тобто смуга пропускання визначає діапазон частот сигналу, при яких цей сигнал передається по каналу зв'язку без значних спотворень. Зазвичай смуга пропускання відраховується лише на рівні 0,7 від максимального значення АЧХ. Ширина смуги пропускання найбільше впливає максимально можливу швидкість передачі інформації каналом зв'язку.

3. Згасання: визначається як відносне зменшення амплітуди або потужності сигналу під час передачі каналом сигналу певної частоти. Часто при експлуатації каналу заздалегідь відома основна частота сигналу, що передається, тобто та частота, гармоніка якої має найбільшу амплітуду і потужність. Тому достатньо знати

згасання на цій частоті, щоб приблизно оцінити спотворення сигналів, що передаються по каналу. Точніші оцінки можливі при знанні згасання на декількох частотах, що відповідають декільком основним гармонікам сигналу, що передається.

Загасання зазвичай вимірюється в децибелах (дБ) і обчислюється за такою формулою:

Де Рвых – потужність сигналу на виході каналу, Рвх – потужність сигналу на вході каналу.

Згасання завжди розраховується для певної частоти та співвідноситься з довжиною каналу. Насправді завжди користуються поняттям " погонне згасання " , тобто. загасання сигналу на одиницю довжини каналу, наприклад, загасання 0.1 дБ/метр.

4. Швидкість передачі: характеризує кількість біт, що передаються каналом в одиницю часу. Вона вимірюється в бітах за секунду - біт/с, і навіть похідних одиницях: Кбіт/c, Мбіт/c, Гбіт/с. Швидкість передачі залежить від ширини смуги пропускання каналу, рівня шумів, виду кодування та модуляції.

5. Перешкодостійкість каналу: характеризує його здатність забезпечувати передачу сигналів за умов перешкод. Перешкоди прийнято ділити на внутрішні (є теплові шуми апаратури) і зовнішні (вони різноманітні і залежить від середовища передачі). Перешкодостійкість каналу залежить від апаратних та алгоритмічних рішень з обробки прийнятого сигналу, які закладені в приймально-передавальний пристрій. Перешкодостійкість передачі сигналів через канал може бути підвищена за рахунок кодування та спеціальної обробки сигналу.

6. Динамічний діапазон: логарифм відношення максимальної потужності сигналів, що пропускаються каналом, до мінімальної.

7. Помехозащищенность: це перешкоднозахищеність, тобто. схибленість.

Канали зв'язку є основною ланкою будь-якої системи передачі. Класифікацію каналів зв'язку можна здійснити за різними ознаками.

Класифікація каналів зв'язку

Оскільки існує безліч різних каналів зв'язку, то передану інформацію необхідно подати у вигляді, що відповідає даному каналу. Таке перетворення зазвичай пов'язані з модуляцією сигналів.

Модуляція – зміна будь-якого параметра сигналу в каналі зв'язку (модульованого сигналу) відповідно до поточних значень даних, що передаються (тобто моделюючого сигналу). Зворотне перетворення модульованого сигналу в модульує називається демодуляція. Для цього існують спеціальні пристрої – модеми. Назва «модем» складається з двох складових: перший склад означає модулятор - пристрій прямої) перетворення сигналу, другий склад - демодулятор - пристрій зворотного перетворення сигналу.

У сучасних модемах найчастіше використовуються такі види модуляції:

частотна (FSK – Frequency Shift Keying); фазова (PSK - Phase Shift Keying);

квадратурна амплітудна (QAM – Quadrature Amplitude Modulation).

При передачі сигналів одним з найважливіших параметрів є стійкість до перешкод. Перші два види модуляції є перешкодостійкими, так як при передачі спотворюється зазвичай лише амплітуда сигналу. В останньому вигляді модуляції для захищеності від перешкод застосовують більш завадостійкий спосіб - квадратурну амплітудну модуляцію.

Будь-яке перетворення та передача даних каналами зв'язку здійснюються відповідно до прийнятих протоколів передачі інформації.

Протокол передачі – це сукупність правил, які визначають формат даних та процедури передачі їх по каналу зв'язку, в яких, як правило, вказуються спосіб модуляції, з'єднання з каналом, подання даних і т.д. Усе це робиться підвищення достовірності переданих даних.

Усі модеми мають певні стандарти передачі, які встановлюються Міжнародним інститутом телекомунікацій (ITU – International Telecommunication Union). Зазвичай стандарт включає кілька протоколів передачі. Одним із найефективніших стандартів є стандарт V.34. Він виконує тестування каналу зв'язку, визначаючи у своїй найефективніший режим роботи модему.

У разі передачі великого потоку інформації, коли вона представлена ​​у вигляді файлу, для її передачі необхідно використовувати спеціальні протоколи, які здійснюють процедури розбиття інформації на блоки, автоматичне виявлення та виправлення помилок, повторне пересилання невірно прийнятих блоків інформації, відновлення передачі після обриву тощо. п. Найпоширенішим і найефективнішим протоколом, який використовується на російських телефонних лініях, є Zmodem (протокол передачі файлів).

За своєю конструкцією модеми бувають внутрішні та зовнішні.

Внутрішній модем – це спеціальна плата, що вбудовується в апаратуру, наприклад, у системну плату комп'ютера, що має спеціальний роз'єм для підключення до телефонної лінії зв'язку.

Зовнішній модем (автономний) – це спеціальний прилад (невелика коробка), що має блок живлення, роз'єм для підключення до апаратури (до комп'ютера та телефонної лінії зв'язку), панель з індикаторами, які показують різні режими роботи модему, може бути регулятор, гучності звуку.

Модеми можуть здійснювати як контактний інтерфейс з каналом зв'язку, і безконтактний (аудіо), можуть призначатися для різних каналів зв'язку й систем, відрізнятися швидкістю передачі.

Крім передачі даних модеми можуть виконувати й низку інших корисних функцій, як, наприклад, автоматичне визначення номера вхідного дзвінка(АОН), функції автовідповідача, електронний секретар, прийом та передача факсимільних повідомлень тощо.

Ринок послуг передачі у Росії постійно розвивається. У теперішній моментна російському ринку присутні такі найбільші компанії, розташовані в порядку спаду займаної частки ринку:

Relcom – найбільша компанія, яка використовує переважно канали зв'язку, орендовані в інших компаній та різні протоколи зв'язку, у тому числі й протоколи мережі Інтернет;

Rospak орієнтована на підприємства держсектору та урядові установи за протоколами серії X (ХЗ, Х25, …, Х400);

Infotel – спільне підприємство німецької компанії Deutsche Telecom та низки російських фірм. Воно обслуговує державні установи державним протоколамсерії X, має доступ до інших російських мереж, банків даних. Основна перевага цієї мережі полягає в тому, що вона надає послуги доступу до Інтернету (протоколи TCP/IP);

Sprint утворена у 1990 р. у вигляді спільного американсько-російського підприємства (російський центральний телеграф та компанія Sprint International). Послуги цієї компанії на російському ринку вважаються найдорожчими;

Rosnet так само, як і компанія Infotel, обслуговує переважно державні установи за державними протоколами серії X.

Протокол передачі – це сукупність правил, які визначають формат даних та процедури передачі їх по каналу зв'язку.

Попередній перегляд:

Щоб користуватися попереднім переглядом презентацій, створіть собі обліковий запис ( обліковий запис) Google і увійдіть до нього: https://accounts.google.com

Підписи до слайдів:

Засоби та технології обміну інформації за допомогою комп'ютерних мереж(Мережеві технології)

Канали зв'язку. Передача інформації.

Каналами зв'язку називають технічні засоби, що дозволяють здійснювати передачу даних з відривом. Каналами зв'язку називатимемо засоби встановлення зв'язку для передачі інформації між віддаленими комп'ютерами.

Характеристики каналів зв'язку: Пропускна здатність - максимальна швидкість передачі інформації по каналу зв'язку (Кбіт/с) Перешкодостійкість - задає параметр рівня спотворення інформації, що передається

Канали зв'язку: за способом кодування: цифрові та аналогові; за способом комунікації: виділені (постійне з'єднання) та комутовані (тимчасове з'єднання); за способом передачі сигналу: кабельні, телефонні, радіо

Канали зв'язку: Симплексні (інформація передається лише в одному напрямку) Дуплексні (інформація передається у двох напрямках)

Перешкоди: - власні перешкоди; - взаємні перешкоди; - Зовнішні перешкоди (поділяються на промислові, радіоперешкоди, атмосферні та космічні).

Функція захисту інформації при передачі каналами зв'язку включає три компоненти: Підтвердження; виявлення помилок та повідомлення про них; повернення у вихідний стан.

Проксі-сервер - проміжний, транзитний веб-сервер, який використовується як посередник між браузером та кінцевим веб-сервером. Протокол (protocol) - повний набіроперацій, що один об'єкт може здійснювати над іншим об'єктом разом із правильним порядком, у якому ці операції викликаються; сукупність правил, що регламентують формат та процедури обміну інформацією між двома незалежними процесами чи пристроями.

Протокол міжмережевого обміну пакетами (IPX - Internet Work Packet Exchange) Протокол передачі гіпертекстової інформації (Hyper Text Transfer Protocol, HTTP) Протокол мережевий (network protocol) Розрізняють три основні типи протоколів, що працюють у різних мережах та з різними операційними системами: Novell IPX (Inter Packet Exchange), TCP / IP, NetBEUI (Network BIOS User Interface). Протокол управління передачею/міжмережевий протокол (Transmission Control Protocol / Internet Protocol, TCPMP). У сімейство TCP/IP входять: протокол Telnet,; система доменної адресації DNS; протокол передачі файлів FTP; протокол передачі гіпертексту HTTP.

Основні характеристики каналу зв'язку (рис. 5.2) – пропускна спроможність та достовірність передачі даних. Пропускна здатність каналуоцінюється граничним числом біт даних, що передаються каналом за одиницю часу, і вимірюється в біт/с (з -1). Достовірність передачі характеризується ймовірністю спотворення біта, яка для каналів зв'язку без додаткових засобів захисту від помилок становить, зазвичай, 10 -4 – 10 -6 . Основна причина спотворень – вплив перешкод на лінію зв'язку і, почасти, шумів в АПД. Перешкоди носять імпульсний характер і мають тенденцію до групування - утворення пачок перешкод, що спотворюють одночасно групу сусідніх біт в даних, що передаються.

Лінії зв'язку.Для передачі даних використовуються лінії зв'язку різних типів: провідні (повітряні), кабельні, радіорелейні, волоконно-оптичні та радіоканали наземного та супутникового зв'язку. Кабельні лінії складаються зі скручених пар дротів або коаксіальних кабелів. Основні характеристики ліній зв'язку – смуга частот, питома вартість та завадостійкість. Смуга частот визначає діапазон частот , де fн і fв - нижня і верхня межа частот, що ефективно передаються по лінії. Смуга частот залежить від типу лінії та її довжини. Дротові лінії зв'язку мають смугу частот приблизно 10 кГц, кабельні – 10 2 кГц, коаксіальні – 10 2 МГц, радіорелейні – 10 3 МГц та волоконно-оптичні – 10 2 МГц. Для передачі даних використовується короткохвильовий радіозв'язок із діапазоном частот від 3 до 30 МГц. Питома вартість лінії визначається витратами створення лінії протяжністю 1 км. Для передачі на невеликі відстані використовуються переважно низькочастотні провідні лінії, великі відстані – високочастотні лінії: коаксіальні кабелі, волоконно-оптичні і радіорелейні лінії. Радіозв'язок застосовується в організацію як місцевого, і далекого зв'язку. Перешкодостійкість лінії залежить від потужності перешкод, що створюються в лінії зовнішнім середовищем або виникають через шуми в самій лінії. Найменш стійкими до перешкод є радіолінії, гарною стійкістю до перешкод володіють кабельні липні і відмінною - волоконно-оптичні лінії, не сприйнятливі до електромагнітного випромінювання.

Мал. 5.4. Послідовність двійкових сигналів

Пропускна спроможність каналу.Пропускна здатність каналу залежить від смуги частот лінії зв'язку та відношення потужностей сигналу та шуму. Максимальна пропускна здатність каналу, налаштованого на основі лінії зі смужкою частот Fта ставленням сигнал-шум Рз/ Рш, становить (біт на секунду)

Значення (1+ Рз/ Р ш) визначає число рівнів сигналу, яке може бути сприйняте приймачем. Так, якщо ставлення Рз/ Рш >3, то одиничний сигнал може переносити чотири значення, тобто біта інформації.

При передачі широко використовуються двійкові сигнали, що приймають значення 0 і 1. Тимчасова діаграма послідовності таких сигналів, що передаються по лінії зв'язку, зображена на рис. 5.4 де зверху вказані значення, що переносяться сигналом. Мінімальна тривалість такту, з яким можуть передавалися сигнали по каналу зі смугою частот F, дорівнює. Якщо ймовірність спотворення символів 0 і 1 через перешкоди однакова і дорівнює р, то число двійкових символів, які можна безпомилково передати каналом за секунду,

Цей вираз визначає пропускну здатність двійкового каналу. Величина у квадратних дужках визначає частку двійкових символів, які передаються каналом із частотою 2 Fбез спотворень. Якщо перешкоди відсутні, ймовірність спотворення символу та пропускна спроможність; якщо ймовірність спотворення р=0,5, то пропускна спроможність З=0. Якщо каналом передається повідомлення довжиною nдвійковий символ, то ймовірність появи в ньому точно lпомилок , середня кількість помилок та середнє квадратичне відхилення .

Найбільш поширений тип капала – телефонний зі смугою пропускання 3,1 кГц та діапазоном частот від fН = 0,3 кГц до fН = 3,4 кГц. Комутований телефонний канал забезпечує швидкість передачі С=1200 біт/с, а некоммутируемый – до 9600 біт/с.

Ефективність використання каналу зв'язку передачі даних прийнято характеризувати питомої пропускної спроможністю , тобто . пропускною здатністюна 1 Гц смуги частот каналу. Для комутованих телефонних каналів питома пропускна здатність вбирається у 0,4 біт/(сГц), а некоммутируемых становить, зазвичай. 3–5 біт/(сГц).

Стандартизовані такі швидкості передачі даних каналами зв'язку: 200, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 12000, 24000, 48000 і 96000 біт/с. Канали з пропускною здатністю до 300 біт/с називаються низькошвидкісними, від 600 до 4800 біт/с – середньошвидкісними та з більшою пропускною здатністю – високошвидкісними.

Способи передачі.Для передачі даних каналами з різними характеристиками використовуються різні способи, що обіцяють максимальне використання властивостей каналів підвищення швидкості і достовірності передачі за помірної вартості апаратури.

Дані спочатку надаються послідовністю прямокутних імпульсів (рис. 5.4). Для передачі без спотворення потрібна смуга частот від нуля до нескінченності. Реальні канали мають кінцеву смугу частот, з якою необхідно узгодити сигнали, що передаються. Узгодження забезпечується, по-перше, шляхом модуляції – перенесення сигналу на задану смугу частот і, по-друге, шляхом кодування – перетворення даних у вигляд, що дозволяє виявляти та виправляти помилки, що виникають через перешкоди в каналі зв'язку.

При використанні високочастотних провідних та кабельних ліній, Смуга частот яких починається приблизно від нуля, сигнали можна передавати в їхньому природному вигляді - без модуляції (у первинній смузі частот). Канали, що працюють без модуляції, називаються телеграфними та забезпечують передачу даних зі швидкістю, як правило, 50-200 біт/с.

Мал. 5.5. Канал із модуляцією

Коли канал має різко обмежену смугу частот, як, наприклад, радіоканал, передача сигналів повинна виконуватися в цій смузі і перенесення сигналу задану смугу проводиться за допомогою модуляції за схемою, зображеною на рис. 5.5. У цьому випадку між кінцевим обладнанням даних, що працює з двійковими сигналами, та каналом встановлюється modem- Модулятор та демодулятор. Модуляторпереміщує спектр первинного сигналу в околицю несучої частоти f 0 .Демодуляторвиконує над сигналом зворотне перетворення, формуючи з модульованого сигналу імпульсний двійковий сигнал.

Мал. 5.6. Способи модуляції

Способи модуляції поділяються на аналоговіі дискретні. До аналогових відносяться амплітудна, частотна та фазова модуляція (рис. 5.6). При амплітудний(Рис. 5.6, б) проводиться модуляція амплітуди несучої частоти первинним сигналом (рис. 5.6, а). При частотної модуляції(Рис. 5.6, в) значення 0 та 1 двійкового сигналу передаються сигналами з різною частотою – f 0 та f 1 . При фазової модуляції(Рис. 5.6, г) значенням сигналу 0 та 1 відповідають сигнали частоти f 0 з різною фазою. Дискретні способи модуляції застосовуються для перетворення аналогових сигналів, наприклад мовних, цифрові. Для цих цілей найбільш широко використовуються амплітудно-імпульсна, кодово-імпульсна та часімпульсна модуляція.

Кодування даних, що передаються, здійснюється в основному для підвищення перешкодостійкості даних. Так, первинні коди символів можуть бути представлені в перешкодозахищеній формі - з використанням кодів Хеммінга, що забезпечують виявлення та виправлення помилок у переданих даних. Останнім часом функція підвищення достовірності переданих даних покладається на кінцеве обладнання даних і забезпечується за рахунок введення інформаційної надмірності в повідомлення, що передаються.

Апаратура передачі.Основне призначення АПД - перетворення сигналів, що надходять з кінцевого обладнання, для передачі їх у смузі частот каналу зв'язку та зворотне перетворення сигналів, що надходять з каналу. Працюючи з телеграфним каналом, сигнали яким передаються без модуляції (у первинної смузі частот), зазначені функції реалізуються пристроєм перетворення телеграфних сигналів, а під час роботи з телефонним і високочастотним каналом – модемом. Основні елементи модулятора та демодулятора представлені на рис. 5.7. У даному випадку передача даних канал проводиться синхронно з частотою, відповідної швидкості роботи каналу, наприклад з частотою 1200 Гц. Сигнали синхронізації SТ формуються в модуляторі тактовим генератором ТГ. За кожним сигналом синхронізації S T блок модуляції БМ вводиться двійковий сигнал Т, що є біт даних. Несуча частота формується генератором ГНЧ. Модульований сигнал надходить на смуговий фільтр ПФ, що обмежує смугу частот сигналу відповідно до нижньої та верхньої межі смуги каналу. Потім сигнал із заданою смугою частот передається по каналу демодулятор, проходить через смуговий фільтр, що виділяє задану смугу частот, і надходить в блок демодуляції.

Канал зв'язку - це система технічних засобів та середовище поширення сигналів для передачі повідомлень (не лише даних) від джерела до одержувача (і навпаки). Канал зв'язку, який розуміється у вузькому значенні, представляє лише фізичне середовище поширення сигналів, наприклад, фізичну лінію зв'язку.

Від джерела повідомлення (що говорить людини) повідомлення (мова) надходить на вхід пристрою (мікрофон). Передавальний пристрій перетворює повідомлення сигнали, які надходять на вхід каналу зв'язку. На виході каналу зв'язку приймальний пристрій (телефонний капсуль) за прийнятим сигналом відтворює передане повідомлення, останнє сприймається приймачем повідомлення (що слухає людиною). Передавач, канал зв'язку та приймач формують систему передачі інформації або систему зв'язку.

За призначенням системи зв'язку розмежовують канали телесигналізації, телевимірювання, телеуправління (телекомандні), телеграфні, телефонні, звукове мовлення, факсимільні, телевізійного мовлення тощо.

Канали зв'язку можуть мати багато форм, включаючи канали, що відповідають вимогам зберігання даних, які можуть передавати повідомлення, як тільки виникне ситуація.

Приклади каналів зв'язку включають:

• · З'єднання між ініціюючим та кінцевим вузлами ланцюга
• · Буфер, на який повідомлення можуть бути покладені та отримані
• · Виділений канал, що забезпечується середовищем або фізичним поділом, таким як багатопарний кабель, або електричним поділом, таким як частотне ущільнення каналів зв'язку або мультиплексування з тимчасовим поділом каналів
• · Шлях для переміщення електричного або електромагнітного сигналу зазвичай відрізняється від інших паралельних шляхів
• · Частина записуючого середовища, такий як доріжка або група доріжок, що дозволяє читати або записувати станцію або пристрій звуковідтворення.
• · У комунікаційних системах, частина, що з'єднує джерело даних та приймач даних
• · Специфічна радіочастота, пара або діапазон частот, що зазвичай позначається буквою, номером або кодовим словом і найчастіше виділена міжнародною угодою
• · Простір в Internet Relay Chat (IRC) мережі, в якій учасники можуть зв'язуватися один з одним

Всі ці комунікаційні канали поділяють ту властивість, що переносять інформацію, яка переноситься через канал сигналом.

Прикладом каналу зв'язку може бути специфічна радіочастота, пара частот чи діапазон частот, зазвичай позначений буквою, номером чи кодовим словом і найчастіше виділена міжнародним угодою. Морське УКХ радіо використовує деякі 88 каналів в УКХ діапазоні для двонаправленого частотно-модульованого голосового зв'язку. Канал 16, наприклад, означає частоту 156,800 МГц.

Телевізійні канали розташовані на частоті, визначальною фізичною величиною якого є мегагерці (МГц). Кожен канал має ширину 6 МГц. Крім цих фізичних каналів, телебачення також має віртуальні канали. Wi-Fi ( бездротова мережа) представляє собою канал зв'язку, що складається з неліцензованих каналів 1-13 в діапазоні від 2412 МГц до 2484 МГц з кроком 5 МГц.