Na sl. 1 usvajaju se sljedeće oznake: X, Y, Z, W- signali, poruke ; f- smetnja; LS- komunikacijska linija; AI, PI- izvor i primalac informacija; P- pretvarači (kodiranje, modulacija, dekodiranje, demodulacija).

Postoje različite vrste kanala koji se mogu klasificirati prema različitim kriterijima:

1.Po vrsti komunikacionih linija: žičani; kabel; optička vlakna;

dalekovodi; radio kanali itd.

2... Po prirodi signala: kontinuirano; diskretno; diskretno-kontinuirani (signali na ulazu sistema su diskretni, a na izlazu kontinuirani, i obrnuto).

3... Za otpornost na buku: kanali bez smetnji; sa smetnjama.

Komunikacione kanale karakteriše:

1. Kapacitet kanala definiran kao proizvod vremena korištenja kanala T do, propusni opseg frekvencija koje prolazi kanal F to i dinamički raspon D to... , koji karakteriše sposobnost kanala da prenosi različite nivoe signala

V do = T do F do D do.(1)

Uslov za usklađivanje signala sa kanalom:

V c£ V k ; Tc£ T k ; Fc£ F k ; V c£ V k ; D c£ D k.

2.Brzina prijenosa informacija - prosječna količina prenesenih informacija po jedinici vremena.

3.

4. redundantnost - osigurava pouzdanost prenesenih informacija ( R= 0¸1).

Jedan od zadataka teorije informacija je utvrđivanje zavisnosti brzine prenosa informacija i kapaciteta komunikacionog kanala o parametrima kanala i karakteristikama signala i smetnji.

Komunikacijski kanal se figurativno može uporediti sa cestama. Uski putevi - mali propusni opseg, ali jeftini. Široki putevi - dobar promet ali skup. Širina pojasa je određena "uskim grlom".

Brzina prijenosa podataka u velikoj mjeri ovisi o prijenosnom mediju u komunikacijskim kanalima, a to su različite vrste komunikacionih linija.

ožičeni:

1. Žičani- upredena parica (koja djelimično potiskuje elektromagnetno zračenje iz drugih izvora). Brzine prijenosa do 1 Mbps. Koristi se u telefonskim mrežama i za prijenos podataka.

2. Koaksijalni kabl. Brzina prijenosa 10-100 Mbps - koristi se u lokalnim mrežama, kablovskoj televiziji itd.

3... Optička vlakna. Brzina prijenosa je 1 Gbps.

U okruženjima 1–3, slabljenje u dB je linearno sa rastojanjem, tj. snaga pada eksponencijalno. Stoga je nakon određene udaljenosti potrebno ugraditi regeneratore (pojačala).

Radio linije:

1.Radio kanal. Brzina prenosa je 100-400 Kbps. Koristi radio frekvencije do 1000 MHz. Do 30 MHz, zbog refleksije od jonosfere, elektromagnetski talasi se mogu širiti izvan linije vida. Ali ovaj raspon je vrlo bučan (na primjer, amaterski radio). Od 30 do 1000 MHz - jonosfera je transparentna i potrebna je linija vida. Antene se postavljaju na visini (ponekad se postavljaju i regeneratori). Koristi se na radiju i televiziji.

2.Mikrovalne linije. Brzine prijenosa do 1 Gbps. Koristite radio frekvencije iznad 1000 MHz. Ovo zahtijeva pravocrtne i visoko usmjerene paraboličke antene. Udaljenost između regeneratora je 10-200 km. Koristi se za telefoniju, televiziju i prijenos podataka.

3. Satelitska veza... Koriste se mikrovalne frekvencije, a satelit služi kao regenerator (i za mnoge stanice). Karakteristike su iste kao kod mikrotalasnih linija.

2. Širina pojasa diskretnog komunikacionog kanala

Diskretni kanal je skup sredstava za prenos diskretnih signala.

Propusnost komunikacijskog kanala - najveća teoretski moguća brzina prijenosa informacija, pod uvjetom da greška ne prelazi zadatu vrijednost. Brzina prijenosa informacija - prosječna količina prenesenih informacija po jedinici vremena. Definirajmo izraze za izračunavanje brzine prijenosa informacija i propusnog opsega diskretnog komunikacionog kanala.

Kada se svaki simbol prenese, u prosjeku, količina informacija prolazi kroz komunikacijski kanal, određena formulom

I (Y, X) = I (X, Y) = H (X) - H (X / Y) = H (Y) - H (Y / X), (2)

gdje: ja (Y, X) - međusobne informacije, odnosno količina informacija sadržanih u Y relativno X;H (X)- entropija izvora poruke; H (X / Y)- uslovna entropija, koja određuje gubitak informacija po simbolu povezan sa prisustvom šuma i izobličenja.

Prilikom slanja poruke X T trajanje T, sastavljeno od n elementarnih simbola, prosječna količina prenesene informacije, uzimajući u obzir simetriju međusobne količine informacija, jednaka je:

Ja (Y T, X T) = H (X T) - H (X T / Y T) = H (Y T) - H (Y T / X T) = n. (4)

Brzina prijenosa informacija ovisi o statističkim svojstvima izvora, metodi kodiranja i svojstvima kanala.

Propusnost diskretnog komunikacionog kanala

. (5)

Maksimalna moguća vrijednost, tj. traži se maksimum funkcionala na cijelom skupu funkcija raspodjele vjerovatnoće p (x).

Propusnost zavisi od tehničkih karakteristika kanala (brzina opreme, vrsta modulacije, nivo interferencije i izobličenja, itd.). Jedinice mjerenja kapaciteta kanala su:,,,.

2.1 Diskretni komunikacioni kanal bez smetnji

Ako nema smetnji u komunikacijskom kanalu, tada su ulazni i izlazni signali kanala povezani nedvosmislenim, funkcionalnim odnosom.

U ovom slučaju, uslovna entropija je jednaka nuli, a bezuslovne entropije izvora i prijemnika su jednake, tj. prosječna količina informacija u primljenom simbolu u odnosu na preneseni je

I (X, Y) = H (X) = H (Y); H (X / Y) = 0.

Ako X T- broj znakova za vrijeme T, tada je brzina prijenosa informacija za diskretni komunikacioni kanal bez smetnji

(6)

gdje V = 1/ - prosječna brzina prijenosa jednog simbola.

Širina pojasa za diskretni komunikacioni kanal bez smetnji

(7)

Jer maksimalna entropija odgovara za jednako verovatne simbole, tada je širina pojasa za jednoliku distribuciju i statističku nezavisnost prenesenih simbola:

. (8)

Šenonova teorema o prvom kanalu: Ako je tok informacija koje generiše izvor dovoljno blizak propusnom opsegu komunikacionog kanala, tj.

tada uvijek možete pronaći takav način kodiranja koji će osigurati prijenos svih poruka iz izvora, a brzina prijenosa informacija će biti vrlo blizu kapacitetu kanala.

Teorema ne daje odgovor na pitanje kako izvršiti kodiranje.

Primjer 1. Izvor generiše 3 poruke sa vjerovatnoćom:

str 1 = 0,1; str 2 = 0,2 istr 3 = 0,7.

Poruke su nezavisne i prenose se u uniformnom binarnom kodu ( m = 2 ) sa trajanjem simbola od 1 ms. Odredite brzinu prenosa informacija preko komunikacionog kanala bez smetnji.

Rješenje: Entropija izvora je

[bit/s].

Za prijenos 3 poruke sa uniformnim kodom potrebna su dva bita, dok je trajanje kombinacije koda 2t.

Prosječna brzina signala

V =1/2 t = 500 .

Brzina prijenosa informacija

C = vH = 500 × 1,16 = 580 [bps].

2.2 Diskretni komunikacioni kanal sa smetnjama

Razmotrit ćemo diskretne komunikacione kanale bez memorije.

Kanal bez memorije Poziva se kanal u kojem je svaki simbol prenesenog signala pod utjecajem smetnji, bez obzira na to koji su signali ranije odaslani. To jest, interferencija ne stvara dodatne korelacije između simbola. Naziv "bez memorije" znači da tokom sledećeg prenosa izgleda da kanal ne pamti rezultate prethodnih prenosa.

Tema 1.4: Osnove LAN-a

Tema 1.5: Osnovne LAN tehnologije

Tema 1.6: Osnovne softverske i hardverske komponente LAN-a

Lokalne mreže

1.2. Medijum i metode prenosa podataka u računarskim mrežama

1.2.2. Komunikacijske linije i kanali za prijenos podataka

Za izgradnju kompjuterskih mreža koriste se komunikacijske linije koje koriste drugačije fizičko okruženje. Kao fizički medij u komunikacijama koriste se: metali (uglavnom bakar), supertransparentno staklo (kvarc) ili plastika i etar. Fizički medij za prijenos može biti kabel upredene parice, koaksijalni kabel, optički kabel i okolno okruženje.

Komunikacioni vodovi ili vodovi za prenos podataka su posredna oprema i fizički medij kroz koji se prenose informacijski signali (podaci).

U jednoj komunikacijskoj liniji može se formirati nekoliko komunikacijskih kanala (virtuelnih ili logičkih kanala), na primjer, frekvencijskom ili vremenskom podjelom kanala. Komunikacijski kanal je sredstvo jednosmjernog prijenosa podataka. Ako komunikacijsku liniju koristi isključivo komunikacijski kanal, tada se u ovom slučaju komunikacijska linija naziva komunikacijskim kanalom.

Kanal za prijenos podataka je sredstvo dvosmjerne razmjene podataka koje uključuje komunikacione linije i opremu za prijenos (prijem) podataka. Kanali za prenos podataka povezuju izvore informacija i primaoce informacija.

Ovisno o fizičkom mediju prijenosa podataka, komunikacione linije se mogu podijeliti na:

• Žičani komunikacijski vodovi bez izolacijskih i ekraniziranih pletenica;
• kabel, gdje se za prijenos signala koriste komunikacijske linije kao što su kablovi s upredenim paricama, koaksijalni kablovi ili optički kablovi;
• bežični (radio kanali za zemaljske i satelitske komunikacije), koji koriste elektromagnetne valove za prijenos signala koji se šire zrakom.

Žičane komunikacijske linije

Žičane (vazdušne) komunikacione linije se koriste za prenos telefonskih i telegrafskih signala, kao i za prenos kompjuterskih podataka. Ove komunikacijske linije se koriste kao magistralne komunikacijske linije.

Analogni i digitalni kanali za prijenos podataka mogu se organizirati putem žičanih komunikacijskih linija. Brzina prenosa žičanih linija POST (primitivni stari telefonski sistem) je vrlo mala. Osim toga, nedostaci ovih linija uključuju otpornost na buku i mogućnost jednostavnog neovlaštenog povezivanja na mrežu.

Kablovske komunikacijske linije

Kabelske komunikacijske linije imaju prilično složenu strukturu. Kabl se sastoji od provodnika zatvorenih u nekoliko slojeva izolacije. Postoje tri vrste kablova koji se koriste u računarskim mrežama.

Twisted pair(twisted pair) - komunikacijski kabel, koji je upredeni par bakrenih žica (ili nekoliko pari žica), zatvoren u zaštićenom omotaču. Parovi žica su upleteni zajedno kako bi se smanjilo podizanje. Kabl sa upredenom paricom je dovoljno otporan na smetnje. Postoje dva tipa ovog kabla: UTP neoklopljena upredena parica i STP oklopljena upredena parica.

Ovaj kabel karakterizira jednostavnost instalacije. Ovaj kabel je najjeftiniji i najrašireniji oblik komunikacije, koji se široko koristi u najčešćim lokalnim mrežama s Ethernet arhitekturom, izgrađenom u topologiji zvijezde. Kabl se povezuje na mrežne uređaje pomoću RJ45 konektora.

Kabl se koristi za prijenos podataka brzinom od 10 Mbps i 100 Mbps. Twisted pair se obično koristi za komunikaciju na udaljenosti ne većoj od nekoliko stotina metara. Nedostaci kabela s upredenim paricama uključuju mogućnost jednostavnog neovlaštenog povezivanja na mrežu.

Koaksijalni kabl Koaksijalni kabel je kabel s bakrenom središnjom žicom okruženom slojem izolacijskog materijala kako bi se središnji vodič odvojio od vanjskog provodljivog oklopa (sloj upletene bakrene ili aluminijske folije). Spoljni provodni ekran kabla je prekriven izolacijom.

Postoje dva tipa koaksijalnog kabla: 5 mm tanak koaksijalni kabl i 10 mm debeo koaksijalni kabl. Debeli koaksijalni kablovi imaju manje slabljenja od tankih koaksijalnih kablova. Cijena koaksijalnog kabela veća je od cijene kabela s upredenom paricom, a instalacija mreže je teža od kabela s upredenom paricom.

Koaksijalni kabel se koristi, na primjer, u lokalnim mrežama sa Ethernet arhitekturom, izgrađenim prema topologiji tipa "dijeljene magistrale".

Koaksijalni kabel je otporniji na smetnje od upredenog para i smanjuje vlastito zračenje. Propusni opseg je 50-100 Mbps. Dozvoljena dužina komunikacione linije je nekoliko kilometara. Neovlašteno povezivanje na koaksijalne kablove teže je od kablova sa upredenim paricama.

Fiber-optički kablovski komunikacioni kanali... Optičko vlakno je optičko vlakno na bazi silikona ili plastike obloženo materijalom niskog indeksa prelamanja koje je prekriveno vanjskim omotačem.

Optičko vlakno prenosi signale samo u jednom smjeru, tako da se kabel sastoji od dva vlakna. Na odašiljajućem kraju optičkog kabla potrebna je konverzija električnog signala u svjetlo, a na kraju prijema potrebna je obrnuta konverzija.

Glavna prednost ovog tipa kabla je izuzetno visok nivo otpornosti na buku i odsustvo zračenja. Neovlašteno povezivanje je veoma teško. Brzina prijenosa podataka 3Gb/s. Glavni nedostaci optičkog kabla su složenost njegove instalacije, niska mehanička čvrstoća i osjetljivost na jonizujuće zračenje.

Bežični (zemaljski i satelitski radio kanali) kanali za prijenos podataka

Radio kanali za zemaljske (radio relejne i ćelijske) i satelitske komunikacije formiraju se pomoću predajnika i prijemnika radio talasa i odnose se na tehnologiju bežičnog prenosa podataka.

Radio relejni kanali za prenos podataka

Radio relejni komunikacioni kanali sastoje se od niza stanica koje su repetitori. Komunikacija se odvija unutar vidnog polja, udaljenost između susjednih stanica je do 50 km. Digitalne radio relejne komunikacione linije (TsRRS) koriste se kao regionalni i lokalni sistemi komunikacije i prenosa podataka, kao i za komunikaciju između baznih stanica ćelijske komunikacije.

Satelitski kanali za prenos podataka

Satelitski sistemi koriste antene mikrotalasne frekvencije da primaju radio signale sa zemaljskih stanica i prosleđuju te signale nazad zemaljskim stanicama. Postoje tri glavna tipa satelita u satelitskim mrežama, koji su u geostacionarnoj, srednjoj ili niskoj orbiti. Sateliti se obično lansiraju u grupama. Razmaknute jedna od druge, mogu da pokriju skoro čitavu površinu Zemlje. Rad satelitskog kanala za prenos podataka prikazan je na slici

Rice. jedan.

Satelitske komunikacije je svrsishodnije koristiti za organizaciju komunikacijskog kanala između stanica koje se nalaze na vrlo velikim udaljenostima, te mogućnost opsluživanja pretplatnika na najnepristupačnijim tačkama. Propusnost je visoka - nekoliko desetina Mbps.

Linkovi za mobilne podatke

Ćelijski radio kanali su izgrađeni na istim principima kao i mreže mobilne telefonije. Ćelijska komunikacija je bežični telekomunikacioni sistem koji se sastoji od mreže zemaljskih baznih primopredajnih stanica i ćelijskog prekidača (ili mobilnog komutacionog centra).

Bazne stanice su povezane sa komutacionim centrom, koji omogućava komunikaciju, kako između baznih stanica, tako i sa drugim telefonskim mrežama i sa globalnim internetom. U pogledu svojih funkcija, komutacijski centar je sličan konvencionalnoj PBX žičanoj komunikaciji.

LMDS (Local Multipoint Distribution System) je stanični standard za bežični prijenos informacija za fiksne pretplatnike. Sistem je izgrađen na mobilnoj bazi, jedna bazna stanica vam omogućava da pokrijete područje u radijusu od nekoliko kilometara (do 10 km) i povežete nekoliko hiljada pretplatnika. Sami BS su međusobno povezani brzim zemaljskim komunikacionim kanalima ili radio kanalima. Brzine prijenosa podataka do 45 Mbps.

WiMAX radio kanali za prijenos podataka(Svjetska interoperabilnost za pristup mikrovalnoj pećnici) slični su Wi-Fi. WiMAX, za razliku od tradicionalnih radio pristupnih tehnologija, takođe radi na reflektovanom signalu, izvan vidokruga bazne stanice. Stručnjaci vjeruju da mobilni WiMAX nudi daleko uzbudljivije izglede za korisnike nego fiksni WiMAX za korporativne korisnike. Informacije se mogu prenositi na udaljenosti do 50 km brzinom do 70 Mbit/s.

Radio prijenos podataka MMDS(Multichannel Multipoint Distribution System). Ovi sistemi su sposobni da opslužuju područje u radijusu od 50-60 km, dok je linija vidljivosti predajnika operatera opciona. Prosečna garantovana brzina prenosa podataka je 500 Kbps - 1 Mbps, ali se može obezbediti do 56 Mbps po kanalu.

Radio kanali za prijenos podataka za lokalne mreže... Bežični standard za lokalne mreže je Wi-Fi tehnologija. Wi-Fi omogućava vezu u dva načina: point-to-point (za povezivanje dva računara) i infrastrukturna veza (za povezivanje više računara na jednu pristupnu tačku). Brzina razmjene podataka do 11 Mbps za veze od tačke do tačke i do 54 Mbps za infrastrukturne veze.

Bluetooht radio kanali za prijenos podataka je tehnologija za prijenos podataka na kratke udaljenosti (ne više od 10 m) i može se koristiti za kreiranje kućnih mreža. Brzina prijenosa podataka ne prelazi 1 Mbps.

Uvod

Komunikacijski kanal, kanal za prijenos, tehnički uređaji i komunikacijski put u kojem se signali koji sadrže informacije šire od predajnika do prijemnika. Tehnički uređaji (pojačivači električnih signala, uređaji za kodiranje i dekodiranje signala i dr.) postavljaju se u međupojačalačke i terminalne tačke komunikacije. Kao prenosni put koriste se razne vodove - žica (vazdušni i kablovski), radio i radio relej, radio talas itd. Odašiljač pretvara poruke u signale koji se zatim unose na ulaz komunikacijskog kanala: prema primljenom signalu na izlazu komunikacijskog kanala, prijemnik reproducira prenesenu poruku. Predajnik, komunikacioni kanal i prijemnik čine komunikacioni sistem, odnosno sistem za prenos informacija. Prema nameni sistema, koji obuhvata komunikacione kanale, razlikuju se: telefonski kanali, emitovanje zvuka, televizija, fototelegraf (faksimil), telegraf, telemetrija, telekomanda, digitalni prenos informacija; po prirodi signala, čiji prenos obezbeđuju komunikacijski kanali, razlikuju kontinuirane i diskretne kanale kako u vrijednosti tako iu vremenu. Uopšteno govoreći, komunikacioni kanal ima veliki broj ulaza i izlaza, i može da obezbedi dvosmerni prenos signala.

kodiranje kanala komunikacijskog signala

Veza

Komunikacijski kanal je sistem tehničkih sredstava i medij za širenje signala za prijenos poruka (ne samo podataka) od izvora do prijemnika (i obrnuto). Komunikacijski kanal, shvaćen u užem smislu (komunikacijski put), predstavlja samo fizički medij širenja signala, na primjer, fizičku komunikacijsku liniju.

Komunikacijski kanal je dizajniran za prijenos signala između udaljenih uređaja. Signali nose informacije koje su namijenjene za predstavljanje korisniku (osobi), ili za korištenje od strane računalnih aplikacija. Komunikacijski kanal uključuje sljedeće komponente:

· Predajnik;

· Prijemni uređaj;

· Prenosni medijum različite fizičke prirode (slika 1).

Signal za prenos informacija koji generiše predajnik, nakon prolaska kroz prenosni medij, ulazi na ulaz prijemnog uređaja. Nadalje, informacija se izdvaja iz signala i prenosi do potrošača. Fizička priroda signala je odabrana tako da se može širiti kroz prijenosni medij uz minimalno slabljenje i izobličenje. Kanal je neophodan kao nosilac informacija, on sam po sebi ne prenosi informacije.

Slika 1.

sl. 2

Klasifikacija komunikacijskih kanala

Klasifikacija br. 1: Postoji mnogo vrsta komunikacionih kanala, među kojima su najčešći žičani komunikacioni kanali (vazdušni, kablovski, optički, itd.) i radio komunikacioni kanali (troposferski, satelitski itd.). Takvi kanali se, pak, obično kvalifikuju na osnovu karakteristika ulaznih i izlaznih signala, kao i na osnovu promene karakteristika signala, u zavisnosti od pojava koje se dešavaju u kanalu kao što su bledenje i slabljenje signala.

Prema vrsti medija za distribuciju, kanali komunikacije se dijele na:

· Žičani;

· Akustični;

· Optički;

· Infracrveni;

· Radio kanali.

Komunikacijski kanali se također dijele na:

Kontinuirano (na ulazu i izlazu kanala - kontinuirani signali),

Diskretni ili digitalni (na ulazu i izlazu kanala - diskretni signali),

Kontinuirano-diskretno (kontinuirani signali na ulazu kanala, a diskretni signali na izlazu),

· Diskretno-kontinuirano (diskretni signali na ulazu kanala, a kontinuirani signali na izlazu). Kanali mogu biti i linearni i nelinearni, vremenski i prostorno-vremenski.

Moguće je klasificirati komunikacione kanale po frekvencijskom opsegu. Sistemi za prenos informacija su jednokanalni i višekanalni. Tip sistema je određen komunikacijskim kanalom. Ako je komunikacioni sistem izgrađen na istom tipu komunikacionih kanala, tada se njegovo ime određuje tipičnim imenom kanala. Inače, koristi se specifikacija klasifikacijskih karakteristika.

Klasifikacija br. 2 (detaljnije): Klasifikacija prema korišćenom opsegu frekvencija

· Kilometar (LW) 1-10 km, 30-300 kHz;

· Hektometrijski (SV) 100-1000 m, 300-3000 kHz;

Dekametar (HF) 10-100 m, 3-30 MHz;

Metar (MV) 1-10 m, 30-300 MHz;

Decimetar (UHF) 10-100 cm, 300-3000 MHz;

Centimetar (CMB) 1-10 cm, 3-30 GHz;

Milimetar (MMV) 1-10 mm, 30-300 GHz;

· Decimitar (DMMV) 0,1-1 mm, 300-3000 GHz.

Usmjereni usmjereni komunikacioni vodovi (koriste se različiti provodnici): koaksijalni, upredeni parovi na bazi bakarnih provodnika, optički.

neusmjereni (radio veze); linija vida; troposferski; jonosferski prostor; radio relej (retransmisija na decimetarskim i kraćim radio talasima).

Po vrsti poslanih poruka: telegrafski; telefon; prijenos podataka; faksimil.

Po vrsti signala: analogni; digitalno; impuls.

Po vrsti modulacije (manipulacije) U analognim komunikacionim sistemima: sa amplitudnom modulacijom; sa modulacijom jednog bočnog pojasa; sa frekvencijskom modulacijom. U digitalnim komunikacijskim sistemima: sa amplitudnim pomakom; sa frekvencijskim pomakom; sa faznim pomakom; sa relativnim faznim pomakom; sa tone-shift keying (pojedinačni elementi se manipulišu ispod nosećeg talasa (tona), nakon čega se manipulacija vrši na višoj frekvenciji).

Po vrijednosti baze radio signala, širokopojasni (B >> 1); uskopojasni (B "1).

Po broju istovremeno poslanih poruka, jednokanalni; višekanalni (frekvencija, vrijeme, kodna podjela kanala);

U pravcu razmjene poruka, jednosmjerna; bilateralni.

Prema redoslijedu razmjene poruka, simpleks komunikacija je dvosmjerna radio komunikacija, u kojoj se prenos i prijem svake radio stanice obavlja redom; dupleks komunikacija - prenos i prijem se obavljaju istovremeno (najefikasniji); poludupleksna komunikacija - odnosi se na simpleks, koji omogućava automatski prijelaz s prijenosa na prijem i mogućnost ponovnog postavljanja pitanja dopisniku.

Zaštitom prenesenih informacija, otvorena komunikacija; privatna komunikacija (povjerljivo).

Po stepenu automatizacije razmjene informacija nisu automatizirane - upravljanje radio stanicom i razmjenu poruka vrši operater; automatizovano - samo se informacije unose ručno; automatski - proces razmjene poruka se obavlja između automatskog uređaja i računara bez sudjelovanja operatera.

Klasifikacioni broj 3 (nešto se može ponoviti):

Po dogovoru - telefon - telegraf - televizija - radio.

U smjeru prijenosa - simpleks (prijenos samo u jednom smjeru) - poludupleks (prijenos naizmjenično u oba smjera) - duplex (prijenos u oba smjera istovremeno).

Po prirodi komunikacijske linije - mehanički - hidraulični - akustični - električni (žičani) - radio (bežični) - optički.

Po prirodi signala na ulazu i izlazu komunikacionog kanala - analogni (kontinuirani) - vremenski diskretni - diskretni po nivou signala - digitalni (diskretni i po vremenu i po nivou).

Po broju kanala po jednoj komunikacijskoj liniji - jednokanalni - višekanalni.

Glavne karakteristike komunikacionog kanala (slika 5.2) su propusnost i pouzdanost prenosa podataka. Propusnost kanala procjenjuje se graničnim brojem bitova podataka koji se prenose kanalom u jedinici vremena, a mjeri se u bit/s (s -1). Pouzdanost prenosa podataka karakteriše verovatnoća izobličenja bita, koja za komunikacione kanale bez dodatnih sredstava zaštite od grešaka iznosi u pravilu 10 -4 - 10 -6. Glavni uzrok izobličenja je efekat smetnji na komunikacijskoj liniji i, dijelom, prisutnost šuma u ADF-u. Smetnje su impulsne prirode i teže grupisanju - formiranju rafala smetnji koje odmah iskrivljuju grupu susjednih bitova u prenošenim podacima.

Komunikacijske linije. Za prijenos podataka koriste se komunikacijske linije različitih tipova: žičane (vazdušne), kablovske, radio relejne, optičke i radio kanale zemaljskih i satelitskih komunikacija. Kablovski vodovi se sastoje od upredenih parova žica ili koaksijalnih kablova. Glavne karakteristike komunikacijskih linija su frekvencijski opseg, jedinična cijena i otpornost na buku. Frekvencijski opseg definira opseg frekvencija gdje f n i f c - donja i gornja granica frekvencija koje se efektivno prenose preko linije. Širina pojasa zavisi od vrste linije i njene dužine. Žične komunikacione linije imaju frekvencijski opseg od približno 10 kHz, kablovske - 10 2 kHz, koaksijalne - 10 2 MHz, radio relejne - 10 3 MHz i optičke - 10 2 MHz. Za prenos podataka koristi se kratkotalasna radio komunikacija sa frekvencijskim opsegom od 3 do 30 MHz. Specifični trošak linije određen je troškom stvaranja linije dužine 1 km. Za prijenos podataka na kratkim udaljenostima koriste se uglavnom niskofrekventne žičane linije, za velike udaljenosti - visokofrekventne linije: koaksijalni kablovi, optički i radiorelejni vodovi. Radio komunikacija se koristi za organiziranje lokalnih i međugradskih komunikacija. Otpornost linije zavisi od jačine smetnji koje u liniji stvara spoljašnja okolina ili proizilaze iz buke u samoj liniji. Najmanje otporne na buku su radio linije, kablovske linije imaju dobru otpornost na buku, a optičke linije koje nisu podložne elektromagnetnom zračenju su odlične.

Rice. 5.4. Sekvenca binarnih signala

Propusnost kanala. Kapacitet kanala ovisi o propusnosti veze i omjeru signal-šum. Maksimalni propusni opseg kanala konfigurisan na osnovu linije sa propusnim opsegom F i odnos signal-šum R sa / R w, je (bitova u sekundi)

Vrijednost (1+ R sa / R w) određuje broj nivoa signala koje prijemnik može percipirati. Dakle, ako je stav R sa / R w> 3, tada jedan signal može nositi četiri vrijednosti, tj. informacijske bite.

Prilikom prijenosa podataka široko se koriste binarni signali koji uzimaju vrijednosti 0 i 1. Vremenski dijagram slijeda takvih signala koji se prenose preko komunikacijske linije prikazan je na Sl. 5.4, ​​gdje su vrijednosti koje nosi signal gore navedene. Minimalno vrijeme ciklusa s kojim se signali mogu prenositi preko kanala sa frekvencijskim opsegom F, je jednako. Ako je vjerovatnoća izobličenja simbola 0 i 1 zbog smetnji ista i jednaka R, zatim broj binarnih znakova koji se mogu precizno prenijeti preko kanala u sekundi,

Ovaj izraz definira širinu pojasa binarnog kanala. Vrijednost u uglastim zagradama definira udio binarnih simbola koji se prenose preko kanala frekvencijom od 2 F bez izobličenja. Ako nema smetnji, vjerovatnoća izobličenja karaktera i propusnog opsega; ako je vjerovatnoća izobličenja R= 0,5, zatim propusnost WITH= 0. Ako je poruka dužine od n binarni znakovi, onda je vjerovatnoća pojavljivanja u njemu tačna l greške , prosječan broj grešaka i standardna devijacija.

Najčešći tip drip-a je telefonski sa propusnim opsegom od 3,1 kHz i frekvencijskim opsegom od f H = 0,3 kHz do f H = 3,4 kHz. Komutirani telefonski kanal omogućava brzinu prijenosa podataka S = 1200 bit/s, a neprekinuti - do 9600 bit/s.

Uobičajeno je da se efikasnost korišćenja komunikacionog kanala za prenos podataka karakteriše specifičnom širinom pojasa, odnosno širinom pojasa po 1 Hz širine kanala. Za komutirane telefonske kanale specifična propusnost ne prelazi 0,4 bit / (sHz), a za nekomutirane telefonske linije po pravilu iznosi. 3-5 bita / (sHz).

Standardizirane su sljedeće brzine komunikacije: 200, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 12000, 24000, 48000 i 96000 bit/s. Kanali sa propusnim opsegom do 300 bps nazivaju se low-speed, od 600 do 4800 bps - srednje brzine, a sa većim propusnim opsegom - high-speed.

Metode prijenosa podataka. Za prijenos podataka preko kanala različitih karakteristika koriste se različite metode koje obećavaju maksimalno korištenje svojstava kanala za povećanje brzine i pouzdanosti prijenosa podataka uz umjerenu cijenu opreme.

Podaci se inicijalno obezbeđuju nizom kvadratnih impulsa (slika 5.4). Za njihov prijenos bez izobličenja potrebna je širina pojasa od nule do beskonačnosti. Pravi kanali imaju konačan frekvencijski opseg sa kojim se moraju uskladiti emitovani signali. Usklađivanje je osigurano, prvo, modulacijom - prijenosom signala u zadati frekvencijski pojas i, drugo, kodiranjem - pretvaranjem podataka u oblik koji vam omogućava da otkrijete i ispravite greške koje nastaju zbog smetnji u komunikacijskom kanalu.

Kada se koriste visokofrekventne žičane i kablovske linije, čiji frekvencijski pojas počinje od oko nule, signali se mogu prenositi u svom prirodnom obliku - bez modulacije (u primarnom frekvencijskom opsegu). Kanali koji rade bez modulacije nazivaju se telegrafski kanali i omogućavaju prijenos podataka brzinom od 50-200 bita/s.

Rice. 5.5. Modulirani kanal

Kada kanal ima oštro ograničen frekventni opseg, kao što je radio kanal, prijenos signala se mora izvršiti u ovom opsegu i signal se prenosi u dati opseg pomoću modulacije prema šemi prikazanoj na sl. 5.5. U ovom slučaju, između terminalske opreme binarnih podataka i kanala, a modem- modulator i demodulator. Modulator pomiče spektar primarnog signala u blizinu noseće frekvencije f 0 .Demodulator vrši inverznu transformaciju na signalu, formirajući impulsni binarni signal od moduliranog signala.

Rice. 5.6. Metode modulacije

Metode modulacije su klasifikovane u analogni i diskretno... Analogi uključuju amplitudnu, frekvencijsku i faznu modulaciju (slika 5.6). At amplituda(sl. 5.6, b) amplituda noseće frekvencije je modulisana primarnim signalom (Sl.5.6, a). At frekvencijska modulacija(sl. 5.6, v) vrijednosti 0 i 1 binarnog signala se prenose signalima različitih frekvencija - f 0 i f jedan . At fazna modulacija(sl. 5.6, G) vrijednosti signala 0 i 1 odgovaraju frekvencijskim signalima f 0 sa drugom fazom. Metode diskretne modulacije se koriste za pretvaranje analognih signala, kao što je govor, u digitalne. U ove svrhe najčešće se koriste pulsno-amplituda, impulsno-kodna i impulsno-vremenska modulacija.

Kodiranje prenesenih podataka vrši se uglavnom radi povećanja otpornosti podataka na buku. Dakle, primarni kodovi simbola se mogu predstaviti u obliku otpornom na buku - koristeći Hamingove kodove, koji osiguravaju otkrivanje i ispravljanje grešaka u prenesenim podacima. U novije vrijeme, funkcija povećanja pouzdanosti prenesenih podataka dodijeljena je terminalnoj opremi podataka i obezbjeđuje se uvođenjem redundantnosti informacija u poslanim porukama.

Oprema za prenos podataka. Osnovna namjena ADF-a je pretvaranje signala koji dolaze iz terminalne opreme za njihov prijenos u frekvencijskom opsegu komunikacijskog kanala i reverzna konverzija signala koji dolaze iz kanala. Prilikom rada s telegrafskim kanalom, signali kroz koji se prenose bez modulacije (u primarnom frekvencijskom pojasu), ove funkcije realizuje uređaj za konverziju telegrafskog signala, a kod rada s telefonskim i visokofrekventnim kanalom modem. Glavni elementi modulatora i demodulatora prikazani su na sl. 5.7. U slučaju koji se razmatra, prijenos podataka na kanal se vrši sinhrono sa frekvencijom koja odgovara brzini rada kanala, na primjer, sa frekvencijom od 1200 Hz. Sinhronizacijski signali S T se generiraju u modulatoru pomoću generatora takta TG... Za svaki signal sinhronizacije S T, binarni signal se uvodi u modul modulacije BM-a T, što je malo podataka. Noseću frekvenciju generiše generator LFO... Modulirani signal ide u propusni filter PF, ograničavajući propusni opseg signala u skladu sa donjom i gornjom granicom propusnosti kanala. Zatim se signal sa zadatim frekvencijskim opsegom prenosi kroz kanal do demodulatora, prolazi kroz band-pass filter koji odabire dati frekvencijski opseg i ulazi u demodulacionu jedinicu.

Glavne karakteristike komunikacijskog kanala uključuju sljedeće:

• trajanje kan, za T k- vrijeme u kojem komunikacioni kanal obavlja svoje funkcije;
• propusni opseg A / k - opseg frekvencija vibracija koje prenosi komunikacioni kanal bez značajnog slabljenja;
• dinamički raspon D K,što se može zamisliti kao

zavisi od osetljivosti prijemnika R tsh i dozvoljena opterećenja Rtakh Oprema za komunikacijske kanale;

kapacitet komunikacionog kanala V K- proizvod navedenih količina:

Ako jačina signala (5.8) premašuje kapacitet komunikacionog kanala, tada se takav signal ne može prenijeti bez izobličenja (bez gubitka informacija).

Opći uvjet za usklađivanje signala sa kanalom za prijenos informacija određen je omjerom

Ovaj odnos izražava neophodan, ali ne i dovoljan uslov za usklađivanje signala sa kanalom. Dovoljan je uslov dogovora o svim parametrima:

Ako, kada je uslov (5.19) zadovoljen, dio uslova (5.20) nije osiguran, onda je moguće postići usklađivanje transformacijom signala uz očuvanje njegove jačine. Na primjer, ako nema frekventnog podudaranja signala sa kanalom, tj. afs " D / c, tada se uparivanje postiže snimanjem signala na kasetofon pri jednoj brzini trake, i reprodukcijom tokom prenosa pri manjoj brzini u P jednom. Kao rezultat, trajanje signala T s povećava u Pširina njegovog spektra se smanjuje jednom i u i puta, dok se jačina signala ne mijenja;

količina informacija 1 (X, Y)- označava količinu prenesene informacije sadržane u izvornom signalu Y, o stanju objekta X a određen je količinom nejasnoće uklonjene kao rezultat prijema signala, tj. razlika a priori(prije prijema signala) i a posteriori(nakon prijema signala) entropija:

To implicira sljedeća svojstva količine informacija:

• količina informacija se mjeri u istim jedinicama kao i entropija; najčešće u bitovima;
• količina informacija je uvijek nenegativna: I (X, Y)> 0;
• nikakva transformacija signala neće povećati informacije koje sadrži;
• količina informacija ja (X, Y) o bilo kom izvoru X, sadržan u signalu Y nije veći od entropije ovog izvora: 1 (X Y) H (X)
• količina informacija o sebi sadržanih u izvoru X, jednaka je njegovoj entropiji: I (X, Y) = H (X).

U konkretnom slučaju kada T moguća stanja izvora su podjednako verovatna i nezavisna jedno od drugog, svako stanje izvora nosi informaciju I (X, X) = dnevnik „ T, i niz koji se sastoji od P stanja (na primjer, telegram dužine P znakovi sastavljeni od T jednakovjerovatni simboli), nosi informaciju I (X, X) == / jlog a t = loga T". U ovom slučaju, količina informacija sadržanih u izvoru informacija određena je logaritmom broja mogućih nizova stanja izvora (broj mogućih jednako vjerojatnih događaja), od kojih se bira prilikom prijema informacije.

Količina informacija sa nepotpunom pouzdanošću diskretnih poruka jednaka je razlici bezuslovne entropije H (X), karakterizira početnu nesigurnost poruke i uvjetnu entropiju koja karakterizira preostalu nesigurnost poruke:

gdje1 (X,Y) - količina informacija sadržana u cijelom skupu primljenih porukaX,u vezi sa celokupnim skupom prenetih poruka Y;

gdjeRU) -prethodna vjerovatnoća;

gdjep (Y /, x,) - uslovna vjerovatnoća koja karakteriše nesigurnost u poruciX,u vezi sa poslatom porukomy ,.

Vjerovatnoća istovremene pojave događaja at, i x „jednako p (y „x,) može se napisati kao

Vjerovatnoća je jednaka prethodnoj vjerovatnoći poruke y h pomnoženo sa uslovnom (posteriornom) verovatnoćom pojave poruke y, pod uslovom da je poruka x primljena.

Navedimo primjer prijenosa poruke o stanju izlaza izvora napona koji sa jednakom vjerovatnoćom prihvata vrijednosti napona od 1 ... 10 V. U ovom slučaju, poruka nosi puno informacija. Lako je uočiti da što je manja vjerovatnoća nekog događaja, to više informacija sadrži poruka o ovom događaju. Na primjer, poruka da će u julu biti mrazeva sadrži mnogo informacija, jer je takav događaj rijedak i njegova vjerovatnoća je vrlo mala.

Količina informacija ima izraz

Uprkos podudarnosti formula, količine informacija i entropije, količina informacija se određuje nakon prijema poruke.

Jedinice za mjerenje količine informacija i entropije zavise od izbora baze logaritma: kada se koriste decimalni logaritmi - bod, prirodno - gnjida, binarni - bit.

Glavne karakteristike komunikacijskog signala također uključuju sljedeće:

brzina prenosa informacija- prosječna količina informacija koje se prenose komunikacijskim kanalom u jedinici vremena. Općenito, brzina prijenosa ovisi o trajanju poslane poruke. T. Za dovoljno duge poruke, brzina prijenosa ostaje konstantna. Brzina prijenosa informacija ima izraz

gdje je / (Z, Y)- količina informacija koje se prenose tokom vremena T kanalski rad;

kapacitet kanala(C) - maksimalna teoretski dozvoljena brzina prijenosa informacija za dati kanal:

Brzina unosa informacija u kanal ne bi trebala prelaziti propusni opseg kanala, inače će informacije biti izgubljene. Analitički, brzina unosa informacija se izražava kao

gdje 1 (X)- prosječna količina informacija na ulazu kanala;

T - trajanje poruke.

Jedno od glavnih pitanja u teoriji prenosa informacija je utvrđivanje zavisnosti brzine prenosa informacija i propusnog opsega od parametara kanala i karakteristika signala i smetnji koje u njemu deluju;

• frekvencijski odziv(Frekvencijski odziv). Da bi se utvrdile karakteristike komunikacijskog kanala, primjenjuje se analiza njegovog odgovora na određeni referentni efekat. Najčešće se kao referenca koriste sinusoidni signali različitih frekvencija. AFC pokazuje kako se amplituda sinusoida na izlazu komunikacione linije menja u poređenju sa amplitudom na njenom ulazu za sve frekvencije emitovanog signala;
• propusni opseg - opseg frekvencija za koji odnos amplitude izlaznog signala i ulaznog signala prelazi određenu unapred određenu granicu (za snagu od 0,5). Ovaj frekventni opseg definira frekvencijski opseg sinusoidnog signala na kojem se ovaj signal prenosi preko komunikacione linije bez značajnih izobličenja. Širina pojasa utiče na maksimalnu moguću brzinu prenosa informacija preko komunikacione linije;
• slabljenje veze (L) - definira se kao relativno smanjenje amplitude ili snage signala kada se signal određene frekvencije prenosi preko komunikacijske linije. Slabljenje L obično se mjeri u decibelima (dB) i izračunava se pomoću formule

gdje je P „ykh snaga signala na linijskom izlazu;

P u -snaga signala na linijskom ulazu;

pouzdanost prenosa podataka - karakterizira vjerovatnoću izobličenja za svaki bit prenesenih podataka. Pokazatelj pouzdanosti je vjerovatnoća pogrešnog prijema simbola informacije - P osh. Vrijednost P osh-a za komunikacione kanale bez dodatnih sredstava zaštite od grešaka je u pravilu 10 -4 ... 10 -6. U optičkim komunikacionim linijama P osh je 10 -9. To znači da kada je P osh = 10 -4, u prosjeku, od 10.000 bitova, vrijednost jednog bita je izobličena. Do izobličenja bita dolazi i zbog prisustva šuma na liniji i zbog izobličenja talasnog oblika ograničenog propusnim opsegom linije. Da bi se povećala pouzdanost prenošenih podataka, potrebno je povećati nivo otpornosti vodova na buku, kao i koristiti širokopojasne komunikacione linije.