Физическая природа передаваемого сигнала в канале связи



Оптические проводные – световоды (оптоволоконный канал используют в стационарных системах с большим объемом передаваемой информации и повышенными требованиями к скорости передачи, защищенности от возможного подслушивания электромагнитных помех. Нашли применение при организации как глобальных, так и локальных вычислительных сетей). Главным элементом оптоволоконного кабеля является волоконный световод — высококачественное стеклянное (пластиковое) волокно диаметром несколько микрон, окруженное твердым заполнителем и сверху защищенное специальной оболочкой. Обладает не только высокой скоростью передачи информации (может достигать 1000 Мбит/с), но и высокими техническими характеристиками. Это очень дорогой способ передачи информации и применяется для прокладки весьма ответственных (магистральных) каналов связи.

Оптические беспроводные – они используют луч лазер для передачи сигнала между приемопередающими устройствами. Однако, в отличие от волоконной оптики, сигнал передается через открытую воздушную среду, а не по оптическому волокну. Для приема и передачи цифрового сигнала между беспроводными оптическими устройствами необходимо наличие прямой видимости. Другими словами, между ними не должно быть никаких помех (таких, например, как деревья). Беспроводные оптические системы используются для создания высокоскоростных и безопасных каналов связи, которые можно развернуть в течение очень малого промежутка времени.

Системы беспроводной оптической связи уже установлены в различных компаниях, включая больницы, банки, операторы связи, муниципальные службы и военные ведомства во многих странах мира, предлагая беспроводные решения различного уровня сложности. В корпоративных сетях эти системы могут быть использованы для организации высокоскоростных каналов связи между офисами, что позволяет избежать затрат на аренду выделенных линий. Беспроводные оптические каналы связи предлагают серьезную альтернативу волоконной оптике в случаях, когда необходимо обеспечить работу высокоскоростных приложений (таких как видеоконференции), а стоимость прокладки кабеля слишком высока. Другим популярным приложением беспроводных оптических систем является организация временных каналов связи во время выставок, конференций, спортивных мероприятий или для быстрого восстановления связи при аварии волоконно-оптической линии.

Электрические проводные - электрические провода (телефонные), кабели (витая пара (группы скрученных проводов) – высокочастотные, радиочастотные).

Кабели витой пары применяют в локальных вычислительных сетях. Радиочастотные кабели применяют телевизионных сетях, кабельном телевидении, в межблочных соединениях радиотехнических систем.

Электрические беспроводные – радиоканалы (КВ УКВ ВЧ СВЧ)

В системе связи, представленной на рис. 2.1, передача сообщений осущест­вляется в одном направлении от источника к получателю. Такой режим связи называется симплексным. Режим, при котором обеспечивается возможность од­новременной передачи сообщений в прямом и обратном направлении, называ­ется дуплексным. Возможен и полудуплексный режим, когда обмен сообщений осуществляется поочередно.

Система связи называется многоканальной, если она обеспечивает передачу нескольких сообщений по одной общей линии связи. Структурная схема простейшей многоканальной системы связи изображена на рис. 2.3. Здесь сообщения a1, a2, …, an, подлежащие передаче, преобразуются в электрические сигналы u1(t), u2(t), …, un(t), а затем смешиваются в аппаратуре уплотнения. Полученный таким образом групповой сигнал u(t) передается по линии связи. Приемник преобразует принятое колебание z(t)=u(t)+n(t) в исходный групповой сигнал, из которого затем с помощью устройства разделения выделяются индивидуальные сигналы , преобразуемые в соответствующие сообщения . Для разделения сигналов на приемном конце, очевидно, необходимо, чтобы они различались между собой по некоторому признаку. В практике многоканальной связи преимущественно применяют частотный и временной способы разделения.

Для обмена сообщениями между многими территориально разнесёнными пользователями (абонентами) создаются сети связи, обеспечивающие передачу и распределение сообщении по заданным адресам (в заданное время и с установ­ленным качеством). Распределение потоков сообщений по заданным адресам осуществляется на узлах связи с помощью коммутационных устройств.

 

Рис. 2.3. Структурная схема многоканальной системы связи

По способу распределения сообщений сети делятся на некоммутируемые и коммутируемые. В первом случае связь между абонентами осуществляется по посто­янно закрепленным каналам по принципу "каждый с каждым". Во втором слу­чае абоненты связываются между собой не непосредственно, а через узды коммутации. Сеть связи представляет собой совокупность оконечных (абонентских) устройств, каналов связи (соединительных линий) и узлов коммутации. В зави­симости от числа абонентов и размеров обслуживаемой территории сети могут иметь различную структуру: линейную, радиальную, кольцевую, радиально-узловую и т.п. Задача оптимального построения сетей связи является одной из важней­ших задач теории и техники связи. Решается эта задача с помощью теории графов и теории массового обслуживания.

Помехи и искажения в канале

В реальном канале сигнал при передаче искажается и сообщение воспроиз­водится с некоторой ошибкой. Причиной таких ошибок являются как искаже­ния, вносимые самим каналом, так и помехи, воздействующие на сигнал. Час­тотные и временные характеристики канала определяют так называемые ли­нейные искажения. Кроме того, канал может вносить и нелинейные искаже­ния, обусловленные нелинейностью тех или иных звеньев канала. Если линей­ные и нелинейные искажения обусловлены известными характеристиками ка­нала, то они по крайней мере в принципе, могут быть устранены надлежащей коррекцией. Следует отличать искажения от помех, имеющих случайный ха­рактер. Помехи заранее не известны и поэтому не могут быть полностью уст­ранены.

Помехой называется любое случайное воздействие на сигнал, которое ухуд­шает верность воспроизведения передаваемых сообщений. Помехи весьма разно­образны как по своему происхождению, так и по физическим свойствам. В ра­диоканалах часто встречаются атмосферные помехи, обусловленные электриче­скими процессами в атмосфере, и прежде всего грозовыми разрядами. Энергия этих помех сосредоточена главным образом в области длинных и средних волн. Сильные помехи создаются также промышленными установками. Это так на­зываемые индустриальные помехи, возникающие из-за резких изменений тока в электрических цепях всевозможных электроустройств. Сюда относятся помехи от электротранспорта, электрических двигателей, медицинских установок, сис­тем зажигания двигателей и т.п. Распространенным видом помех являются по­мехи от посторонних радиостанции и каналов. Они обусловлены нарушением регламента распределения рабочих частот, недостаточной стабильностью частот и плохой фильтрацией гармоник сигнала, а также нелинейными процессами в каналах, ведущими к перекрестным искажениям.

В проводных каналах связи основным видом помех являются импульсные шумы и прерывания связи. Появление импульсных помех часто связано с авто­матической коммутацией и перекрестными наводками. Прерывание связи есть явление, при котором сигнал в линии резко затухает или исчезает.

Практически в любом диапазоне частот имеют место внутренние шумы аппаратуры, обусловленные хаотическим движением носителей заряда в усили­тельных приборах, резисторах и других элементах аппаратуры. Эти помехи особенно сказываются при радиосвязи в диапазоне ультракоротких волн, где Другие помехи невелики. В этом диапазоне имеют значение и космические по­мехи, связанные с электромагнитными процессами, происходящими на Солнце, звёздах и других внеземных объектах. В общем виде влияние помехи n(t) на полезный сигнал u(t)можно выразить оператором

z(t) = L[s(u(t)), n(t)].                                      (2.1)

В частном случае, когда оператор вырождается в сумму

z(t) = s(t)+n(t),                                                (2.2)

помеха называется аддитивной. Если же оператор может быть представлен в виде произведения                                                     z(t) = k(t)u(t),                                               (2.3)

то помеху называют мультипликативной. Здесь k(t) - случайный процесс. В ре­альных каналах обычно имеют место и аддитивные, и мультипликативные по­мехи, и поэтому

z(t) = k(t)u(t) + n(t).                                    (2.4)

Среди аддитивных помех различного происхождения выделяют сосредото­ченные по спектру (узкополосные) помехи, сосредоточенные во времени (импульсные) помехи и так называемую флуктуационную помеху, не ограни­ченную во времени и спектру. Флуктуационная помеха (флуктуационный шум) представляет собой случайный процесс с нормальным распределением (гауссовский процесс). Такая помеха наиболее изучена и представляет наи­больший интерес как в теоретическом, так и в практическом отношении. Этот вид помех практически имеет место во всех реальных каналах. В диапазоне оп­тических частот существенное значение имеет квантовый шум, вызванный дис­кретной природой сигнала. Мультипликативные помехи обусловлены случай­ными изменениями параметров канала связи. В частности, эти помехи прояв­ляются в изменении уровня сигнала.

Следует заметить, что между сигналом и помехой отсутствует принципи­альное различие. Более того, они существуют в единстве, хотя и противопо­ложны по своему действию. Так излучение радиопередатчика является полез­ным сигналом для приёмника, которому предназначено это излучение, и по­мехой для всех других приёмников. Электромагнитное излучение звезд являет­ся одной из причин космического шума в диапазоне сверхвысоких частот и поэтому является помехой для систем радиосвязи. С другой стороны, это излу­чение является полезным сигналом, по которому определяют некоторые физи­ко-химические свойства звёзд.


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 567; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ