ویژگی های کانال های ارتباطی هنگام انتقال اطلاعات مختصر است. طرح انتقال اطلاعات از طریق کانال های فنی مختلف

آزمون دولتی

(امتحان دولتی)

سوال شماره 3 ” کانال های ارتباطی. طبقه بندی کانال های ارتباطی پارامترهای کانال ارتباطی شرایط برای انتقال سیگنال از طریق یک کانال ارتباطی ".

(پلیاسکین)

ارتباط دادن. 3

طبقه بندی. 5

ویژگی ها (پارامترهای) کانال های ارتباطی. 10

شرایط انتقال سیگنال از طریق کانال های ارتباطی. سیزده

ادبیات. 14

ارتباط دادن

ارتباط دادن- یک سیستم ابزار فنی و یک رسانه انتشار سیگنال برای انتقال پیام ها (نه تنها داده ها) از یک منبع به یک گیرنده (و بالعکس). کانال ارتباطی، به معنای محدود ( مسیر ارتباطی)، تنها رسانه فیزیکی انتشار سیگنال، به عنوان مثال، یک خط ارتباط فیزیکی را نشان می دهد.

کانال ارتباطی برای انتقال سیگنال بین دستگاه های راه دور... سیگنال ها حاوی اطلاعاتی هستند که برای ارائه به کاربر (شخص) یا برای استفاده در نظر گرفته شده است برنامه های کاربردیکامپیوتر.

کانال ارتباطی شامل اجزای زیر است:

1) دستگاه انتقال؛

2) دستگاه دریافت؛

3) رسانه انتقال با ماهیت فیزیکی مختلف (شکل 1).

سیگنال حامل اطلاعات تولید شده توسط فرستنده، پس از عبور از محیط انتقال، وارد ورودی دستگاه گیرنده می شود. علاوه بر این، اطلاعات از سیگنال استخراج شده و به مصرف کننده منتقل می شود. ماهیت فیزیکی سیگنال به گونه ای انتخاب شده است که بتواند با حداقل تضعیف و اعوجاج در محیط انتقال منتشر شود. سیگنال به عنوان یک حامل اطلاعات ضروری است، بلکه خود حامل اطلاعات نیست.

عکس. 1. کانال ارتباطی (گزینه شماره 1)

شکل 2 کانال ارتباطی (گزینه شماره 2)

آن ها این (کانال) - دستگاه فنی(تکنیک + محیط).

طبقه بندی

دقیقاً سه نوع طبقه بندی وجود خواهد داشت. طعم و رنگ را انتخاب کنید:

طبقه بندی شماره 1:

انواع مختلفی از کانال های ارتباطی وجود دارد که در میان آنها متمایزترین آنها وجود دارد کانال های سیمیارتباط ( هوایی، کابلی، راهنمای نورو غیره) و کانال های ارتباطی رادیویی (تروپوسفر، ماهوارهو غیره.). چنین کانال هایی به نوبه خود معمولاً بر اساس ویژگی های سیگنال های ورودی و خروجی و همچنین بر اساس تغییر در ویژگی های سیگنال ها بسته به پدیده هایی مانند محو شدن و تضعیف سیگنال ها در کانال رخ می دهد.

بر اساس نوع رسانه توزیع، کانال های ارتباطی به دو دسته تقسیم می شوند:

سیمی؛

آکوستیک؛

نوری؛

مادون قرمز؛

کانال های رادیویی

کانال های ارتباطی نیز به موارد زیر طبقه بندی می شوند:

پیوسته (در ورودی و خروجی کانال - سیگنال های پیوسته)،

گسسته یا دیجیتال (در ورودی و خروجی کانال - سیگنال های گسسته)،

· پیوسته-گسسته (سیگنال های پیوسته در ورودی کانال و سیگنال های گسسته در خروجی)،

· گسسته-پیوسته (سیگنال های گسسته در ورودی کانال و سیگنال های پیوسته در خروجی).

کانال ها می توانند مانند خطیو غیر خطی, موقتو مکانی - زمانی.

ممکن است طبقه بندی کانالهای ارتباطی بر اساس محدوده فرکانس .

سیستم های انتقال اطلاعات هستند تک کانالو چند کاناله... نوع سیستم توسط کانال ارتباطی تعیین می شود. اگر یک سیستم ارتباطی بر روی همان نوع کانال های ارتباطی ساخته شده باشد، نام آن با نام معمولی کانال ها تعیین می شود. در غیر این صورت از مشخصات ویژگی های طبقه بندی استفاده می شود.

طبقه بندی شماره 2 (جزئیات بیشتر):

1. طبقه بندی بر اساس محدوده فرکانس

Ø کیلومتر (LW) 1-10 کیلومتر، 30-300 کیلوهرتز؛

Ø هکتومتری (SV) 100-1000 متر، 300-3000 کیلوهرتز.

Ø دسمتر (HF) 10-100 متر، 3-30 مگاهرتز.

Ø متر (MV) 1-10 متر، 30-300 مگاهرتز.

Ø دسی متر (UHF) 10-100 سانتی متر، 300-3000 مگاهرتز.

Ø سانتی متر (CMB) 1-10 سانتی متر، 3-30 گیگاهرتز؛

Ø میلی متر (MMV) 1-10 میلی متر، 30-300 گیگاهرتز؛

Ø دسیمتر (DMMV) 0.1-1 میلی متر، 300-3000 گیگاهرتز.

2. با جهت خطوط ارتباطی

- جهت دار (هادی های مختلف استفاده می شود):

Ø کواکسیال،

Ø جفت های پیچ خورده بر اساس هادی های مسی،

Ø فیبر نوری

- غیر جهت دار (لینک های رادیویی)؛

Ø خط دید؛

Ø تروپوسفر؛

Ø یونوسفر

Ø فضا؛

Ø رله رادیویی (انتقال مجدد در دسی متر و امواج رادیویی کوتاهتر).

3. با دید پیام های ارسال شده:

Ø تلگراف؛

Ø تلفن؛

Ø انتقال داده ها؛

Ø فاکس.

4. بر اساس نوع سیگنال:

Ø آنالوگ؛

Ø دیجیتال؛

Ø انگیزه

5. بر اساس نوع مدولاسیون (دستکاری)

- V سیستم های آنالوگاتصالات:

Ø با مدولاسیون دامنه؛

Ø با مدولاسیون تک باند جانبی.

Ø با مدولاسیون فرکانس.

- V سیستم های دیجیتالاتصالات:

Ø با کلید زنی تغییر دامنه;

Ø با کلید زدن تغییر فرکانس؛

Ø با کلید زدن تغییر فاز؛

Ø با کلید زنی تغییر فاز نسبی.

Ø با کلید زدن تغییر صدا (تک عناصر نوسان فرعی (تن) را دستکاری می کنند، پس از آن کلید زدن با فرکانس بالاتر انجام می شود.

6. با مقدار پایه سیگنال رادیویی

Ø پهنای باند (B >> 1)؛

Ø نوار باریک (B "1).

7. با تعداد پیام های ارسال شده به طور همزمان

Ø تک کانال؛

Ø چند کاناله (فرکانس، زمان، تقسیم کد کانال ها)؛

8. در راستای پیام رسانی

Ø یک طرفه؛

Ø دو طرفه
9. به دستور تبادل پیام

Ø ارتباط سیمپلکس- ارتباط رادیویی دو طرفه، که در آن انتقال و دریافت هر ایستگاه رادیویی به نوبه خود انجام می شود.

Ø ارتباط دوبلکس - انتقال و دریافت به طور همزمان انجام می شود (کارآمدترین).

Ø ارتباط نیمه دوبلکس- اشاره به سیمپلکس دارد که انتقال خودکار از انتقال به دریافت و امکان درخواست مجدد از خبرنگار را فراهم می کند.

10. به وسیله حفاظت اطلاعات منتقل شده

Ø ارتباط باز;

Ø ارتباطات بسته (طبقه بندی شده).

11. با درجه اتوماسیون تبادل اطلاعات

Ø غیر خودکار - کنترل ایستگاه رادیویی و تبادل پیام توسط اپراتور انجام می شود.

Ø خودکار - فقط اطلاعات به صورت دستی وارد می شود.

Ø خودکار - فرآیند پیام رسانی بین انجام می شود دستگاه اتوماتیکو یک کامپیوتر بدون مشارکت اپراتور.

طبقه بندی شماره 3 (چیزی را می توان تکرار کرد):

1. با تعیین وقت قبلی

تلفن

تلگراف

تلویزیون

صدا و سیما

2. با جهت انتقال

سیمپلکس (انتقال فقط در یک جهت)

نیمه دوبلکس (انتقال متناوب در هر دو جهت)

دوبلکس (انتقال همزمان در هر دو جهت)

3. با توجه به ماهیت خط ارتباطی

مکانیکی

هیدرولیک

آکوستیک

برقی (سیمی)

رادیو (بی سیم)

نوری

4. با توجه به ماهیت سیگنال ها در ورودی و خروجی کانال ارتباطی

آنالوگ (پیوسته)

گسسته در زمان

گسسته بر اساس سطح سیگنال

دیجیتال (گسسته و در زمان و سطح)

5. بر اساس تعداد کانال در هر خط ارتباطی

تک کانال

چند کاناله

و یک نقاشی دیگر در اینجا:

شکل 3. طبقه بندی خطوط ارتباطی

ویژگی ها (پارامترهای) کانال های ارتباطی

1. عملکرد انتقال کانال: در فرم ارائه شده است مشخصه دامنه فرکانس (AFC)و نشان می دهد که چگونه دامنه سینوسی در خروجی کانال ارتباطی در مقایسه با دامنه ورودی آن برای تمام فرکانس های ممکن سیگنال ارسالی کاهش می یابد. پاسخ فرکانس نرمال شده کانال در شکل 4 نشان داده شده است. دانستن پاسخ فرکانسی یک کانال واقعی به شما امکان می دهد شکل سیگنال خروجی را برای تقریباً هر سیگنال ورودی تعیین کنید. برای این کار باید طیف سیگنال ورودی را پیدا کرد، دامنه هارمونیک های تشکیل دهنده آن را مطابق با مشخصه دامنه فرکانس تبدیل کرد و سپس با اضافه کردن هارمونیک های تبدیل شده شکل سیگنال خروجی را پیدا کرد. برای تایید تجربیپاسخ فرکانس، لازم است کانال را با سینوسی های مرجع (در دامنه برابر) در کل محدوده فرکانس از صفر تا حداکثر مقدار مشخصی که می تواند در سیگنال های ورودی رخ دهد، آزمایش کرد. علاوه بر این، لازم است فرکانس سینوسی های ورودی را با یک گام کوچک تغییر دهید، به این معنی که تعداد آزمایش ها باید زیاد باشد.

- نسبت طیف سیگنال خروجی به ورودی
- پهنای باند

شکل 4 پاسخ فرکانس عادی کانال

2. پهنای باند: مشتقی از مشخصه از پاسخ فرکانسی است. این یک محدوده پیوسته از فرکانس‌ها است که نسبت دامنه سیگنال خروجی به سیگنال ورودی از یک حد از پیش تعیین‌شده تجاوز می‌کند، یعنی پهنای باند محدوده فرکانس‌های سیگنالی را تعیین می‌کند که در آن این سیگنال از طریق کانال ارتباطی بدون ارسال می‌شود. تحریف قابل توجه به طور معمول، پهنای باند 0.7 برابر حداکثر پاسخ فرکانسی اندازه گیری می شود. پهنای باند در بیشترینبر حداکثر سرعت ممکن انتقال اطلاعات از طریق کانال ارتباطی تأثیر می گذارد.

3. تضعیفی: به عنوان کاهش نسبی در دامنه یا قدرت یک سیگنال زمانی که سیگنالی با فرکانس معین از طریق یک کانال ارسال می شود، تعریف می شود. اغلب، در حین کار کانال، فرکانس اصلی سیگنال ارسالی از قبل مشخص است، یعنی فرکانسی که هارمونیک آن بالاترین دامنه و توان را دارد. بنابراین، برای تخمین تقریبی اعوجاج سیگنال های ارسال شده از طریق کانال، کافی است میرایی در این فرکانس را بدانیم. تخمین های دقیق تر در صورتی امکان پذیر است که میرایی در چندین فرکانس مربوط به چندین هارمونیک اساسی سیگنال ارسالی را بدانیم.

میرایی معمولاً با دسی بل (dB) اندازه گیری می شود و با استفاده از فرمول زیر محاسبه می شود: ، جایی که

قدرت سیگنال در خروجی کانال،

قدرت سیگنال در ورودی کانال

میرایی همیشه برای یک فرکانس خاص محاسبه می شود و به طول کانال مربوط می شود. در عمل، مفهوم "تضعیف خطی" همیشه استفاده می شود، یعنی. تضعیف سیگنال در واحد طول کانال، به عنوان مثال، تضعیف 0.1 دسی بل / متر.

4. سرعت انتقال: تعداد بیت های ارسال شده از طریق کانال در واحد زمان را مشخص می کند. بر حسب بیت در ثانیه اندازه گیری می شود - بیت / ثانیهو همچنین واحدهای مشتق شده: Kbps، Mbps، Gbps... نرخ انتقال به پهنای باند کانال، سطح نویز، نوع کدگذاری و مدولاسیون بستگی دارد.

5. مصونیت کانال: توانایی آن در ارائه سیگنال در حضور تداخل را مشخص می کند. مرسوم است که تداخل را به تقسیم کنیم درونی؛ داخلی(نماینده نویز حرارتی دستگاه) و خارجی(متنوع هستند و به رسانه انتقال بستگی دارد). ایمنی کانال به سخت افزار و راه حل های الگوریتمی برای پردازش سیگنال دریافتی بستگی دارد که در فرستنده گیرنده تعبیه شده است. مصونیتانتقال سیگنال از طریق کانال را می توان افزایش دادبه قیمت کد نویسی و درمان ویژه علامت.

6. محدوده دینامیکی : لگاریتم نسبت حداکثر توان سیگنال های ارسال شده توسط کانال به حداقل.

7. مصونیت تداخلی: این مصونیت صوتی است، یعنی. ایمنی سر و صدا.

کانال های ارتباطی (CS)برای انتقال سیگنال خدمت می کنند و یک پیوند مشترک در هر سیستم انتقال اطلاعات هستند.

بر اساس ماهیت فیزیکی آنها، کانال های ارتباطی به دو دسته تقسیم می شوند مکانیکی،برای انتقال رسانه های محسوس استفاده می شود، آکوستیک, نوریو برقیبه ترتیب سیگنال های صوتی، نور و الکتریکی را منتقل می کند.

کانال های ارتباطی الکتریکی و نوری، بسته به روش انتقال سیگنال، را می توان به سیمی تقسیم کرد که از هادی های فیزیکی برای انتقال سیگنال ها (سیم های برق، کابل ها، فیبرهای نوری) و بی سیم برای انتقال سیگنال استفاده می شود. امواج الکترومغناطیسی(کانال های رادیویی، کانال های مادون قرمز).

با توجه به شکل ارائه اطلاعات ارسالی، کانال های ارتباطی به دو دسته تقسیم می شوند آنالوگکه از طریق آن اطلاعات به صورت پیوسته منتقل می شود، یعنی. به صورت یک سری مقادیر پیوسته از مقداری فیزیکی و دیجیتال،انتقال اطلاعات ارائه شده در قالب سیگنال های دیجیتال (گسسته، ضربه ای) با ماهیت فیزیکی مختلف.

بسته به جهت های احتمالی انتقال اطلاعات، کانال های ارتباطی به دو دسته تقسیم می شوند سیمپلکس،امکان انتقال اطلاعات تنها در یک جهت؛ نیم دوبلکسارائه انتقال متناوب اطلاعات در هر دو جهت جلو و عقب. دوبلکس، امکان انتقال اطلاعات به طور همزمان در جهت جلو و عقب را فراهم می کند.

کانال های ارتباطی هستند شماره گیریکه فقط برای زمان انتقال اطلاعات از طریق آنها از بخشها (بخشهای) جداگانه ایجاد می شود و در پایان انتقال چنین کانالی حذف (قطع می شود) و بدون جابجایی(هایلایت شده) ایجاد شده در مدت زمان طولانیو داشتن ویژگی های ثابتدر طول، پهنای باند، مصونیت نویز.

به طور گسترده در سیستم های خودکارپردازش اطلاعات و کنترل کانال های ارتباطی سیم الکتریکی از نظر پهنای باند متفاوت است:

سرعت کم،سرعت انتقال اطلاعات که در آن از 50 تا 200 بیت بر ثانیه است. اینها کانالهای ارتباطی تلگراف هستند، هم سوئیچ (تلگراف مشترک) و هم غیر سوئیچ.

سرعت متوسط،استفاده از کانال های ارتباطی آنالوگ (تلفن)؛ سرعت انتقال در آنها از 300 تا 9600 بیت در ثانیه و در استانداردهای جدید V.32 - V.34 کمیته مشاوره بین المللی تلگراف و تلفن (CCITT) و از 14400 تا 56000 بیت در ثانیه است.

سرعت بالا(پهن باند)، ارائه نرخ انتقال اطلاعات بیش از 56000 بیت در ثانیه.

برای انتقال اطلاعات به ایستگاه های کمپرسور کم سرعت و متوسطرسانه فیزیکی معمولاً خطوط ارتباطی سیمی است: به گروه هایی از سیم های موازی یا پیچ خورده گفته می شود جفت پیچ خورده. این شامل هادی های عایق شده است که به صورت جفت پیچ خورده اند تا هم تداخل الکترومغناطیسی و هم تضعیف سیگنال را در طول انتقال در فرکانس های بالا کاهش دهند.

برای سازماندهی COPهای پرسرعت (پهن باند) استفاده می شود کابل های مختلف:

محافظ با جفت پیچ خورده سیم های مسی;

بدون پوشش با سیم های مسی جفت پیچ خورده؛

هم محور؛

فیبر نوری.

کابل های STP(حفاظ شده با سیم های مسی جفت پیچ خورده) دارای ویژگی های فنی خوبی هستند، اما برای استفاده ناخوشایند و گران هستند.

کابل های UTP(بدون محافظ با جفت سیم‌های مسی پیچ خورده) به طور گسترده در سیستم‌های انتقال داده، به ویژه در شبکه های کامپیوتر.

پنج دسته جفت پیچ خورده وجود دارد: دسته اول و دوم برای انتقال داده با سرعت پایین استفاده می شود. سوم، چهارم و پنجم - با نرخ انتقال به ترتیب تا 16.25 و 155 مگابیت در ثانیه. این کابل ها مشخصات فنی خوبی دارند، نسبتاً ارزان هستند، استفاده از آنها آسان است و نیازی به اتصال به زمین ندارند.

کابل هممحوریک هادی مسی است که با یک دی الکتریک پوشیده شده و توسط یک دسته از هادی های نازک مسی یک محافظ احاطه شده است. پوسته محافظ... سرعت انتقال داده کابل هممحورنسبتا بالا (تا 300 مگابیت در ثانیه)، اما استفاده از آن به اندازه کافی راحت نیست و هزینه بالایی دارد.

کابل فیبر نوری(شکل 8.2) از الیاف شیشه یا پلاستیک با قطر چند میکرومتر (رشته هدایت نور) با ضریب شکست بالا تشکیل شده است. n s،توسط عایق با انکسار کم احاطه شده است n 0و در غلاف پلی اتیلن محافظ قرار می گیرد. در شکل 8.2، آتوزیع ضریب شکست را در سطح مقطع نشان می دهد کابل فیبر نوری، و در شکل. 8.2، ب- طرح انتشار پرتو. منبع تابش منتشر شده از طریق کابل فیبر نوری یک LED یا یک لیزر نیمه هادی است، گیرنده تابش یک فتودیود است که تبدیل می کند. سیگنال های نوربه برق انتقال یک پرتو نور از طریق یک فیبر بر اساس اصل بازتاب داخلی کلی پرتو از دیواره های هسته هدایت نور است که به همین دلیل حداقل تضعیف سیگنال تضمین می شود.

برنج. 8.2.انتشار پرتو فیبر نوری:

آ- توزیع ضریب شکست روی سطح مقطع کابل فیبر نوری؛

ب -طرح انتشار اشعه

علاوه بر این، کابل‌های فیبر نوری از اطلاعات ارسالی از میدان‌های الکترومغناطیسی خارجی و سرعت انتقال بالا تا 1000 مگابیت در ثانیه محافظت می‌کنند. اطلاعات با استفاده از مدولاسیون آنالوگ، دیجیتال یا پالس پرتو نور کدگذاری می شود. کابل فیبر نوری بسیار گران است و معمولاً فقط برای قرار دادن کانال های ارتباطی مهم ترانک، به عنوان مثال، در امتداد پایین استفاده می شود. اقیانوس اطلسکابل اروپا را به آمریکا متصل می کند. در شبکه های کامپیوتری، کابل فیبر نوری در بحرانی ترین مناطق، به ویژه، در اینترنت استفاده می شود. یک کابل فیبر نوری ستون فقرات ضخیم می تواند به طور همزمان چند صد هزار تلفن، هزاران تلفن ویدئویی و حدود هزار کانال ارتباطی تلویزیونی را سازماندهی کند.

CS پر سرعتبر اساس کانال های رادیویی بی سیم سازماندهی شده اند.

کانال رادیویی -این یک کانال ارتباطی بی سیم است که روی هوا گذاشته شده است. برای تشکیل یک کانال رادیویی از فرستنده رادیویی و گیرنده رادیویی استفاده می شود. نرخ انتقال داده از طریق کانال رادیویی عملاً توسط پهنای باند تجهیزات فرستنده گیرنده محدود می شود. محدوده طول موج رادیویی با باند فرکانسی طیف الکترومغناطیسی مورد استفاده برای انتقال داده تعیین می شود. جدول 8.1 محدوده امواج رادیویی و باندهای فرکانسی مربوطه را نشان می دهد.

برای سیستم های مخابراتی تجاری، رایج ترین باندهای فرکانسی 902-928 مگاهرتز و 2.40 - 2.48 گیگاهرتز هستند.

کانال های بی سیمارتباطات ایمنی ضعیفی نسبت به نویز دارند، اما حداکثر تحرک و پاسخگویی را در اختیار کاربر قرار می دهند.

خطوط ارتباطی تلفنمنشعب ترین و گسترده ترین. آنها انتقال پیام های صوتی (تن) و فکس را انجام می دهند. روی پایه خط تلفنارتباطات ساخته شده اطلاعات و سیستم های مرجع، سیستم ها پست الکترونیکو شبکه های کامپیوتری بر اساس خطوط تلفن، آنالوگ و کانال های دیجیتالانتقال اطلاعات

V خطوط تلفن آنالوگ میکروفون تلفنارتعاشات صوتی را به سیگنال الکتریکی آنالوگ تبدیل می کند که از طریق آن منتقل می شود خط مشترکدر مرکز تلفن اتوماتیک پهنای باند مورد نیاز برای انتقال صدای انسان تقریباً 3 کیلوهرتز (محدوده 300 هرتز -3.3 کیلوهرتز) است. سیگنال های تماس از طریق همان کانال انتقال صدا منتقل می شوند.

V کانال های ارتباطی دیجیتالسیگنال آنالوگ قبل از ورودی نمونه برداری می شود - تبدیل به فرم دیجیتال: هر 125 میکرو ثانیه (نرخ نمونه برداری 8 کیلوهرتز است) مقدار فعلی سیگنال آنالوگبه صورت باینری 8 بیتی نمایش داده می شود.

جدول 8.1

محدوده امواج رادیویی و باندهای فرکانسی مربوطه

امروزه اطلاعات به سرعت در حال گسترش است که همیشه زمان کافی برای درک آن وجود ندارد. بیشتر مردم به ندرت به نحوه و ابزارهای انتقال آن فکر می کنند و حتی بیشتر از آن طرحی برای انتقال اطلاعات تصور نمی کنند.

مفاهیم اساسی

انتقال اطلاعات به عنوان فرآیند فیزیکی حرکت داده ها (علائم و نمادها) در فضا در نظر گرفته می شود. از نقطه نظر انتقال داده، این یک رویداد از پیش برنامه ریزی شده و از نظر فنی مجهز برای حرکت واحدهای اطلاعاتی در یک زمان معین از به اصطلاح منبع به گیرنده از طریق یک کانال اطلاعاتی یا یک کانال انتقال داده است.

کانال انتقال داده مجموعه ای از وسایل یا وسیله ای برای انتشار داده ها است. به عبارت دیگر، این بخشی از طرح انتقال اطلاعات است که حرکت اطلاعات از منبع به گیرنده و تحت شرایط خاص و بالعکس را تضمین می کند.

طبقه بندی های زیادی برای کانال های انتقال داده وجود دارد. اگر موارد اصلی را برجسته کنیم، می توانیم موارد زیر را لیست کنیم: کانال های رادیویی، نوری، صوتی یا بی سیم، سیمی.

کانال های فنی انتقال اطلاعات

مستقیما به کانال های فنیانتقال داده ها شامل کانال های رادیویی، کانال های فیبر نوری و کابل است. کابل می تواند کواکسیال یا جفت پیچ خورده باشد. اولی یک کابل الکتریکی با یک سیم مسی در داخل است و دومی جفت سیم های مسی پیچ خورده است که به صورت جفت در یک غلاف دی الکتریک عایق شده اند. این کابل ها کاملا منعطف هستند و استفاده از آنها آسان است. فیبر نوری از رشته های فیبر نوری تشکیل شده است که سیگنال های نور را از طریق بازتاب منتقل می کند.

ویژگی های اصلی توان عملیاتی و ایمنی در برابر نویز است. توان عملیاتی معمولاً به معنای مقدار اطلاعاتی است که می تواند در یک زمان معین از طریق کانال منتقل شود. و ایمنی نویز پارامتر مقاومت کانال در برابر تداخل خارجی (نویز) است.

درک انتقال داده ها

اگر منطقه کاربرد را مشخص نکنید، طرح کلی انتقال اطلاعات ساده به نظر می رسد، شامل سه جزء است: "منبع"، "سینک" و "کانال انتقال".

طرح شانون

کلود شانون، ریاضیدان و مهندس آمریکایی، در خط مقدم نظریه اطلاعات قرار داشت. آنها طرحی را برای انتقال اطلاعات از طریق کانال های ارتباطی فنی پیشنهاد کردند.

درک این طرح دشوار نیست. به خصوص اگر عناصر آن را در قالب اشیا و پدیده های آشنا تصور کنید. به عنوان مثال، منبع اطلاعات شخصی است که در تلفن است. این گوشی یک رمزگذار خواهد بود که امواج گفتار یا صدا را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند. کانال انتقال داده در این مورد گره های ارتباطی است، به طور کلی، کل شبکه تلفن، که از یک منتهی می شود مجموعه تلفنبه دیگری. گوشی مشترک به عنوان یک دستگاه رمزگشا عمل می کند. سیگنال الکتریکی را دوباره به صدا، یعنی به گفتار تبدیل می کند.

در این نمودار از فرآیند انتقال اطلاعات، داده ها به صورت پیوسته ارائه شده است سیگنال الکتریکی... به این اتصال آنالوگ می گویند.

مفهوم کدگذاری

کدگذاری به عنوان تبدیل اطلاعات ارسال شده توسط منبع به شکلی مناسب برای انتقال از طریق کانال ارتباطی مورد استفاده در نظر گرفته می شود. اکثر مثال واضحکدگذاری کد مورس است. در آن اطلاعات به دنباله ای از نقطه و خط تیره یعنی کوتاه و سیگنال های طولانی... طرف دریافت کننده باید این دنباله را رمزگشایی کند.

V فن آوری های مدرنارتباطات دیجیتال استفاده می شود. در آن، اطلاعات به داده های باینری، یعنی 0 و 1 تبدیل می شود (رمزگذاری می شود). حتی یک الفبای باینری وجود دارد. این رابطه گسسته نامیده می شود.

تداخل در کانال های اطلاعاتی

همچنین نویز در طرح انتقال داده وجود دارد. مفهوم "نویز" در در این موردبه معنای تداخلی است که سیگنال را مخدوش می کند و در نتیجه آن را از دست می دهد. دلایل تداخل می تواند متفاوت باشد. به عنوان مثال، کانال های اطلاعاتی می توانند به خوبی از یکدیگر محافظت شوند. برای جلوگیری از تداخل، مختلف راه های فنیمحافظ ها، فیلترها، محافظ ها و غیره

K. Shannon توسعه و پیشنهاد استفاده از نظریه کدگذاری برای مبارزه با نویز را ارائه کرد. ایده این است که اگر اطلاعات تحت تأثیر نویز از بین برود، داده های ارسالی باید اضافی باشند، اما در عین حال نه به اندازه ای که نرخ انتقال را کاهش دهند.

در کانال های ارتباطی دیجیتال، اطلاعات به قطعات - بسته هایی تقسیم می شود که برای هر یک از آنها یک چک جمع محاسبه می شود. این مبلغ با هر بسته ارسال می شود. گیرنده اطلاعات این مقدار را مجدداً محاسبه می کند و تنها در صورتی بسته را می پذیرد که با بسته اولیه مطابقت داشته باشد. در غیر این صورت بسته مجددا ارسال می شود. و به همین ترتیب تا زمانی که چک‌سام‌های ارسالی و دریافتی مطابقت داشته باشند.

طرح انتقال اطلاعات کانال انتقال اطلاعات نرخ انتقال اطلاعات

سه نوع وجود دارد فرآیندهای اطلاعاتی: ذخیره سازی، انتقال، پردازش.

ذخیره سازی داده ها:

· حامل های اطلاعات.

· انواع حافظه.

· ذخیره سازی اطلاعات.

· ویژگی های اساسی ذخیره سازی اطلاعات.

مفاهیم زیر با ذخیره سازی اطلاعات مرتبط هستند: حامل اطلاعات (حافظه)، حافظه داخلی، حافظه خارجی، ذخیره سازی اطلاعات.

رسانه ذخیره سازی یک رسانه فیزیکی است که مستقیماً اطلاعات را ذخیره می کند. حافظه انسان را می توان نامید رم... دانش آموخته شده توسط شخص فوراً بازتولید می شود. ما همچنین می توانیم حافظه خود را صدا کنیم حافظه داخلیزیرا حامل آن - مغز - درون ماست.

تمام انواع دیگر حامل های اطلاعات را می توان خارجی (در رابطه با یک شخص) نامید: چوب، پاپیروس، کاغذ و غیره. ذخیره سازی اطلاعات، اطلاعاتی است که به روشی خاص سازماندهی شده اند رسانه خارجی، برای ذخیره سازی طولانی مدت و استفاده دائمی (به عنوان مثال، آرشیو اسناد، کتابخانه ها، کابینت های بایگانی) در نظر گرفته شده است. پایه ای واحد اطلاعاتیک مخزن یک سند فیزیکی خاص است: یک پرسشنامه، یک کتاب، و غیره. نظم، طبقه بندی اسناد ذخیره شده برای راحتی کار با آنها. ویژگی های اصلی ذخیره سازی اطلاعات: میزان اطلاعات ذخیره شده، قابلیت اطمینان ذخیره سازی، زمان دسترسی (یعنی زمان جستجوی اطلاعات مورد نیاز)، در دسترس بودن حفاظت از اطلاعات.

اطلاعات ذخیره شده در دستگاه ها حافظه کامپیوتر، مرسوم است که داده ها را فراخوانی می کنند. ذخیره سازی سازمان یافته داده ها در دستگاه ها حافظه خارجیرایانه ها معمولاً پایگاه داده و بانک داده نامیده می شوند.

پردازش داده ها:

· طرح کلیفرآیند پردازش اطلاعات

· بیانیه وظیفه پردازش.

· مجری پردازش.

· الگوریتم پردازش.

· وظایف معمول پردازش اطلاعات.

طرح پردازش اطلاعات:

اطلاعات اولیه - مجری پردازش - اطلاعات خلاصه.

در فرآیند پردازش اطلاعات، یک مشکل اطلاعاتی خاص حل می شود که می توان آن را قبلاً به شکل سنتی فرموله کرد: مجموعه خاصی از داده های اولیه داده می شود، برخی از نتایج مورد نیاز است. خود فرآیند حرکت از داده های اولیه به نتیجه، فرآیند پردازش است. شی یا موضوعی که پردازش را انجام می دهد، مجری پردازش نامیده می شود.

برای اجرای موفقیت آمیز پردازش اطلاعات، مجری (شخص یا دستگاه) باید الگوریتم پردازش را بداند، یعنی. دنباله ای از اقداماتی که باید برای رسیدن به نتیجه مطلوب انجام شود.

دو نوع پردازش اطلاعات وجود دارد. پردازش نوع اول: پردازش همراه با به دست آوردن اطلاعات جدید، محتوای جدید دانش (حل مسائل ریاضی، تجزیه و تحلیل موقعیت و غیره). نوع دوم پردازش: پردازش همراه با تغییر فرم، اما عدم تغییر محتوا (به عنوان مثال، ترجمه متن از یک زبان به زبان دیگر).

یک دیدگاه مهمپردازش اطلاعات کدگذاری است - تبدیل اطلاعات به شکل نمادین، مناسب برای ذخیره سازی، انتقال، پردازش. کدگذاری به طور فعال در ابزارهای فنی کار با اطلاعات (تلگراف، رادیو، رایانه) استفاده می شود. نوع دیگری از پردازش اطلاعات، ساختاردهی داده ها است (اعمال نظم خاصی در ذخیره سازی اطلاعات، طبقه بندی، فهرست نویسی داده ها).

نوع دیگری از پردازش اطلاعات، جستجو در یک ذخیره سازی اطلاعات خاص برای داده های ضروری است که شرایط جستجوی خاصی را برآورده می کند (پرس و جو). الگوریتم جستجو به نحوه سازماندهی اطلاعات بستگی دارد.

انتقال اطلاعات:

· منبع و گیرنده اطلاعات.

· کانال های اطلاع رسانی.

· نقش اندام های حسی در فرآیند ادراک انسان از اطلاعات.

· ساختار سیستم های ارتباطی فنی.

· رمزگذاری و رمزگشایی چیست.

· مفهوم نویز. تکنیک های حفاظت از نویز

· نرخ انتقال اطلاعات و ظرفیت کانال.

طرح انتقال اطلاعات:

منبع اطلاعات - کانال اطلاع رسانی - گیرنده اطلاعات.

اطلاعات در قالب دنباله ای از سیگنال ها، نمادها ارائه و منتقل می شود. از منبع به گیرنده، یک پیام از طریق برخی از رسانه های مادی منتقل می شود. اگر فرآیند انتقال استفاده می کند وسایل فنیارتباطات، آنها را کانال های انتقال اطلاعات (کانال های اطلاعات) می نامند. اینها عبارتند از تلفن، رادیو، تلویزیون. حواس انسان نقش بیولوژیکی را بازی می کند کانال های اطلاع رسانی.

فرآیند انتقال اطلاعات از طریق کانال های ارتباطی فنی طبق طرح زیر انجام می شود (طبق گفته شانون):

اصطلاح "نویز" به آن اشاره دارد انواع مختلفتداخل تحریف کننده سیگنال ارسال شدهو منجر به از دست رفتن اطلاعات می شود. چنین تداخلی در درجه اول به دلایل فنی است: کیفیت پایینخطوط ارتباطی، ناامنی از یکدیگر جریان های مختلف اطلاعاتی که از طریق کانال های مشابه منتقل می شوند. برای محافظت در برابر نویز، استفاده کنید روش های مختلفبه عنوان مثال، استفاده از انواع فیلترها که سیگنال مفید را از نویز جدا می کند.

کلود شانون یک نظریه کدگذاری ویژه ایجاد کرد که روش هایی را برای مقابله با نویز ارائه می دهد. یکی از ایده های مهم این نظریه این است که کد ارسال شده از طریق خط ارتباطی باید اضافی باشد. به همین دلیل، از دست دادن بخشی از اطلاعات در حین انتقال قابل جبران است. با این حال، شما نمی توانید افزونگی را خیلی زیاد کنید. این امر منجر به تاخیر و افزایش هزینه های ارتباطی می شود.

هنگام بحث در مورد موضوع اندازه گیری سرعت انتقال اطلاعات، می توان از دریافت یک قیاس استفاده کرد. آنالوگ - فرآیند پمپاژ آب از طریق لوله های آب. در اینجا لوله ها کانال انتقال آب هستند. شدت (سرعت) این فرآیند با مصرف آب مشخص می شود، یعنی. تعداد لیترهای پمپ شده در واحد زمان در فرآیند انتقال اطلاعات، کانال ها خطوط ارتباطی فنی هستند. با قیاس با سیستم تامین آب، می توان در مورد جریان اطلاعات منتقل شده از طریق کانال ها صحبت کرد. نرخ انتقال اطلاعات، حجم اطلاعات یک پیام ارسال شده در واحد زمان است. بنابراین، واحدهای اندازه گیری نرخ جریان اطلاعات: بیت / ثانیه، بایت / ثانیه و غیره کانال انتقال فرآیند اطلاعات

مفهوم دیگر - ظرفیت کانال های اطلاعات - را نیز می توان با کمک یک قیاس "لوله آب" توضیح داد. با افزایش فشار می توانید جریان آب را از طریق لوله ها افزایش دهید. اما این مسیر بی پایان نیست. اگر فشار خیلی زیاد باشد، لوله ممکن است ترکیده شود. بنابراین محدودیت مصرف آب که می توان آن را توان عملیاتی سیستم تامین آب نامید. خطوط فنی محدودیت سرعت داده مشابهی دارند. ارتباطات اطلاعاتی... دلایل این امر نیز فیزیکی است.

1. طبقه بندی و ویژگی های کانال ارتباطی
ارتباط دادن مجموعه ای از وسایل برای انتقال سیگنال ها (پیام ها) است.
برای تجزیه و تحلیل فرآیندهای اطلاعاتی در یک کانال ارتباطی، می توانید از نمودار تعمیم یافته آن که در شکل 1 نشان داده شده است استفاده کنید. یکی

هوش مصنوعی

LS

پ

PI

پ

در شکل 1 عناوین زیر اتخاذ می شود: X، Y، Z، W- سیگنال ها، پیام ها ; f- مانع؛ LS- خط ارتباطی؛ هوش مصنوعی، PI- منبع و گیرنده اطلاعات؛ پ- مبدل (کدگذاری، مدولاسیون، رمزگشایی، دمدولاسیون).
وجود دارد انواع مختلفکانال هایی که می توانند بر اساس معیارهای مختلف طبقه بندی شوند:
1. بر اساس نوع خطوط ارتباطی: سیمی؛ کابل؛ فیبر نوری؛
خطوط برق؛ کانال های رادیویی و غیره
2... با توجه به ماهیت سیگنال ها: مداوم؛ گسسته؛ گسسته-پیوسته (سیگنال ها در ورودی سیستم گسسته هستند و در خروجی پیوسته هستند و بالعکس).
3... برای ایمنی در برابر صدا: کانال های بدون تداخل؛ با تداخل
کانال های ارتباطی با موارد زیر مشخص می شوند:
1. ظرفیت کانال به عنوان محصول زمان استفاده از کانال تعریف می شود T به،پهنای باند فرکانس های ارسال شده توسط کانال F بهو محدوده دینامیکیD به... که مشخص کننده توانایی کانال برای انتقال سطوح مختلف سیگنال است

V به = T به F به D به.(1)
شرایط تطبیق سیگنال با کانال:
V c £ V k ; T c £ T k ; F c £ F k ; V c £ V k ; D c £ D k.
2.نرخ انتقال اطلاعات - میانگین مقدار اطلاعات ارسال شده در واحد زمان.
3.
4. افزونگی - اطمینان از قابلیت اطمینان اطلاعات ارسال شده ( آر= 0¸1).
یکی از وظایف تئوری اطلاعات تعیین وابستگی سرعت انتقال اطلاعات و ظرفیت کانال ارتباطی به پارامترهای کانال و ویژگی های سیگنال ها و تداخل است.
کانال ارتباطی را می توان به صورت مجازی با جاده ها مقایسه کرد. جاده های باریک - پهنای باند کم اما ارزان. جاده های عریض - ترافیک خوب اما گران است. پهنای باندتوسط نقطه "گلوگاه" تعیین می شود.
سرعت انتقال داده تا حد زیادی به رسانه انتقال در کانال های ارتباطی که انواع مختلفی از خطوط ارتباطی هستند بستگی دارد.
سیمی:
1. سیمی- جفت پیچ خورده (که تا حدی سرکوب می کند تابش الکترومغناطیسیدیگر منابع). سرعت انتقال تا 1 مگابیت بر ثانیه در شبکه های تلفن و برای انتقال داده استفاده می شود.
2. کابل هممحور.نرخ انتقال 10-100 مگابیت بر ثانیه - مورد استفاده در شبکه های محلی، تلویزیون کابلیو غیره.
3... فیبر نوری.سرعت انتقال 1 گیگابیت بر ثانیه است.
در محیط های 1-3، میرایی در دسی بل خطی با فاصله است، یعنی. قدرت به طور تصاعدی کاهش می یابد بنابراین پس از طی مسافتی معین، نصب احیا کننده (تقویت کننده) ضروری است.
خطوط رادیویی:
1. کانال رادیوییسرعت انتقال 100-400 کیلوبیت بر ثانیه است. از فرکانس های رادیویی تا 1000 مگاهرتز استفاده می کند. تا 30 مگاهرتز، به دلیل بازتاب از یونوسفر، امواج الکترومغناطیسی می توانند فراتر از خط دید منتشر شوند. اما این محدوده بسیار پر سر و صدا است (مثلا رادیو آماتور). از 30 تا 1000 مگاهرتز - یونوسفر شفاف است و خط دید مورد نیاز است. آنتن ها در ارتفاع نصب می شوند (گاهی اوقات ژنراتورها نصب می شوند). در رادیو و تلویزیون استفاده می شود.
2. خطوط مایکروویو.سرعت انتقال تا 1 گیگابیت بر ثانیه از فرکانس های رادیویی بالای 1000 مگاهرتز استفاده کنید. این به آنتن های سهموی خط دید و بسیار جهت دار نیاز دارد. فاصله بین مولدها 10 تا 200 کیلومتر است. استفاده برای اتصال تلفنی، تلویزیون و انتقال داده.
3. اتصال ماهواره ای... استفاده می شود فرکانس های مایکروویوو ماهواره به عنوان یک بازسازی کننده (و برای بسیاری از ایستگاه ها) عمل می کند. ویژگی ها مانند خطوط مایکروویو است.
2. پهنای باند کانال گسستهاتصالات
کانال گسسته مجموعه ای از وسایلی است که برای انتقال طراحی شده اند سیگنال های گسسته.
پهنای باند کانال ارتباطی - بالاترین نرخ انتقال اطلاعات از لحاظ نظری قابل دستیابی، مشروط بر اینکه خطا از مقدار معین تجاوز نکند. نرخ انتقال اطلاعات - میانگین مقدار اطلاعات ارسال شده در واحد زمان. اجازه دهید عباراتی را برای محاسبه نرخ انتقال اطلاعات و پهنای باند کانال ارتباطی گسسته تعریف کنیم.
هنگامی که هر نماد منتقل می شود، به طور متوسط، مقدار اطلاعات از کانال ارتباطی که توسط فرمول تعیین می شود عبور می کند
I (Y، X) = I (X، Y) = H (X) - H (X / Y) = H (Y) - H (Y / X), (2)
جایی که: من (Y، X) -اطلاعات متقابل، یعنی مقدار اطلاعات موجود در Yبه طور نسبی ایکس;H (X)- آنتروپی منبع پیام؛ H (X / Y)- آنتروپی شرطی، که از دست دادن اطلاعات در هر نماد مرتبط با حضور نویز و اعوجاج را تعیین می کند.
هنگام ارسال پیام X Tمدت زمان تی،تشکیل شده از nنمادهای ابتدایی، میانگین مقدار اطلاعات ارسالی، با در نظر گرفتن تقارن مقدار متقابل اطلاعات، برابر است با:
من (Y T, X T) = H (X T) - H (X T / Y T) = H (Y T) - H (Y T / X T) = n. (4)
سرعت انتقال اطلاعات به ویژگی های آماری منبع، روش کدگذاری و ویژگی های کانال بستگی دارد.
پهنای باند کانال ارتباطی گسسته
. (5)
حداکثر مقدار ممکن، یعنی حداکثر تابع در کل مجموعه توابع توزیع احتمال p جستجو می شود (ایکس).
توان عملیاتی به مشخصات فنی کانال (سرعت تجهیزات، نوع مدولاسیون، سطح تداخل و اعوجاج و غیره) بستگی دارد. واحدهای اندازه گیری ظرفیت کانال عبارتند از:،،،.
2.1 کانال ارتباطی گسسته بدون تداخل
اگر تداخلی در کانال ارتباطی وجود نداشته باشد، سیگنال های ورودی و خروجی کانال به طور واضح وصل می شوند. وابستگی عملکردی.
در این حالت، آنتروپی شرطی برابر با صفر است و آنتروپی های غیرشرطی منبع و گیرنده برابر است، یعنی. میانگین مقدار اطلاعات موجود در نماد دریافتی نسبت به نماد ارسالی است
I (X, Y) = H (X) = H (Y); H (X / Y) = 0.
اگر X T- تعداد کاراکترها برای زمان تی، سپس نرخ انتقال اطلاعات برای یک کانال ارتباطی گسسته بدون تداخل است
(6)
جایی که V = 1 /- میانگین نرخ بیت یک نماد.
پهنای باند برای یک کانال ارتباطی گسسته بدون تداخل
(7)
زیرا حداکثر آنتروپی مربوط به نمادهای مشابه است، سپس پهنای باند برای توزیع یکنواخت و استقلال آماری نمادهای ارسالی برابر است:
. (8)
قضیه کانال اول شانون: اگر جریان اطلاعات تولید شده توسط منبع به اندازه کافی به پهنای باند کانال ارتباطی نزدیک باشد، یعنی.
، جایی که یک مقدار خودسرانه کم است،
پس همیشه می توانید چنین روش کدگذاری را پیدا کنید که از انتقال همه پیام ها از منبع اطمینان حاصل کند و سرعت انتقال اطلاعات بسیار نزدیک به ظرفیت کانال باشد.
این قضیه به این سؤال پاسخ نمی دهد که چگونه کدگذاری را انجام دهیم.
مثال 1.منبع 3 پیام با احتمال تولید می کند:
p 1 = 0.1; p 2 = 0.2 و p 3 = 0.7.
پیام ها مستقل هستند و در یک کد باینری یکنواخت ارسال می شوند ( m = 2) با طول مدت نماد 1 ms. سرعت انتقال اطلاعات از طریق کانال ارتباطی را بدون تداخل تعیین کنید.
راه حل:آنتروپی منبع است

[bit/s].
برای انتقال 3 پیام با یک کد یکنواخت، دو بیت مورد نیاز است، در حالی که مدت زمان ترکیب کد 2 تن است.
میانگین نرخ سیگنال
V = 1/2تی = 500 .
نرخ انتقال اطلاعات
C = vH = 500 x 1.16 = 580 [bit / s].
2.2 کانال ارتباطی گسسته با تداخل
ما کانال های ارتباطی گسسته بدون حافظه را در نظر خواهیم گرفت.
کانال بدون حافظه کانالی نامیده می شود که در آن برای هر یک شخصیت منتقل شدهسیگنال، تداخل تأثیر می گذارد، صرف نظر از اینکه کدام سیگنال زودتر منتقل شده است. یعنی تداخل همبستگی اضافی بین نمادها ایجاد نمی کند. نام "بدون حافظه" به این معنی است که در طول ارسال بعدی، به نظر می رسد کانال نتایج ارسال های قبلی را به خاطر نمی آورد.
در صورت وجود تداخل، میانگین مقدار اطلاعات موجود در نماد پیام دریافتی - ی، نسبت به انتقال داده شده - ایکسبرابر است با:
.
برای نماد پیام X Tمدت زمان تی،شامل nنمادهای ابتدایی مقدار متوسط ​​اطلاعات در نماد پیام دریافتی - Y Tنسبت به انتقال داده شده - X Tبرابر است با:
I (Y T، X T) = H (X T) - H (X T / Y T) = H (Y T) - H (Y T / X T) = n = 2320 bps
پهنای باند کانال پیوستهبا تداخل با فرمول تعیین می شود

=2322 bps.
اجازه دهید ثابت کنیم که ظرفیت اطلاعات یک کانال پیوسته بدون حافظه با نویز گاوسی افزودنی تحت محدودیت قدرت پیک بیشتر از ظرفیت اطلاعات همان کانال با همان مقدار محدودیت در توان متوسط ​​نیست.
مقدار مورد انتظار برای توزیع یکنواخت متقارن

میانگین مربع برای توزیع یکنواخت متقارن

واریانس برای توزیع یکنواخت متقارن

علاوه بر این، برای یک فرآیند توزیع یکنواخت.
آنتروپی دیفرانسیل یک سیگنال با توزیع یکنواخت
.
تفاوت بین آنتروپی های دیفرانسیل یک فرآیند معمولی و یکنواخت توزیع شده به مقدار واریانس بستگی ندارد.
= 0.3 بیت / نمونه
بنابراین، توان و ظرفیت کانال ارتباطی برای یک فرآیند با توزیع نرمال بیشتر از یک فرآیند یکنواخت است.
ظرفیت (حجم) کانال ارتباطی را تعیین کنید
V k = T k C k = 10 × 60 × 2322 = 1.3932 مگابیت.
بیایید مقدار اطلاعات قابل انتقال در 10 دقیقه عملکرد کانال را تعیین کنیم
10× 60× 2322= 1.3932 مگابیت بر ثانیه.
وظایف

1. پیام های تشکیل شده از حروف الفبا به کانال ارتباطی منتقل می شود x 1، x 2و x 3با احتمالات p (x 1) = 0.2؛ p (x 2) = 0.3و p (x 3) = 0.5.
ماتریس کانال به صورت زیر است:
که در آن .
محاسبه:
1. آنتروپی منبع اطلاعات H (X)و گیرنده H (Y).
2. آنتروپی عمومی و مشروط H (Y / X).
3. از دست دادن اطلاعات در کانال در حین انتقال بهشخصیت ها ( k = 100).
4. مقدار اطلاعات دریافت شده در حین انتقال بهشخصیت ها.
5. نرخ باود، اگر زمان انتقال یک کاراکتر باشد t = 0.01 ms.
2. کاراکترهای الفبا از طریق کانال ارتباطی منتقل می شوند x 1, x 2, x 3و x 4با احتمالات اگر اثر تداخل توسط ماتریس کانال توصیف شده باشد، مقدار اطلاعات دریافتی را در هنگام ارسال 300 نماد تعیین کنید:
.
3. تعیین از دست دادن اطلاعات در کانال ارتباطی هنگام انتقال نمادهای مشابه الفبا، اگر ماتریس کانال دارای شکل باشد.
.
t = 0.001 ثانیه
4. تعیین از دست دادن اطلاعات هنگام انتقال 1000 کاراکتر از الفبای منبع x 1, x 2و x 3با احتمالات p = 0.2; p = 0.1و p () = 0.7اگر تأثیر تداخل در کانال توسط ماتریس کانال توصیف شود:
.
5. تعیین مقدار اطلاعات دریافتی هنگام ارسال 600 نماد، در صورت احتمال ظاهر شدن نمادها در خروجی منبع ایکسبرابر هستند: و اثر تداخل در حین انتقال توسط ماتریس کانال توصیف می شود:
.
6. پیام های متشکل از علائم حروف الفبا به کانال ارتباطی مخابره می شود، در حالی که احتمال ظاهر شدن علائم الفبا برابر است با:
کانال ارتباطی با ماتریس کانال زیر توصیف می شود:
.
در صورت زمان ارسال یک کاراکتر، نرخ باود را تعیین کنید اماس.
7. سیگنال ها از طریق کانال ارتباطی منتقل می شوند x 1, x 2و x 3با احتمالات p = 0.2; p = 0.1و p () = 0.7.اثر تداخل در کانال توسط ماتریس کانال شرح داده شده است:
.
کل آنتروپی مشروط و سهم تلفات اطلاعاتی که روی سیگنال قرار می گیرد را تعیین کنید x 1(آنتروپی مشروط جزئی).
8. کاراکترهای الفبا از طریق کانال ارتباطی منتقل می شوند x 1, x 2, x 3و x 4با احتمالات
نویز کانال توسط ماتریس کانال مشخص می شود
.
پهنای باند کانال ارتباطی را در صورت زمان ارسال یک نماد تعیین کنید t = 0.01 ثانیه
در صورت احتمال ظاهر شدن نمادها در ورودی گیرنده، مقدار اطلاعات دریافتی هنگام ارسال 500 نماد را تعیین کنید. Yبرابر هستند:، و اثر تداخل در حین انتقال توسط ماتریس کانال توصیف می شود:
.

پهنای باند کانال ارتباطی پیوسته
(14)
برای یک کانال ارتباطی گسسته، حداکثر مقدار نرخ انتقال مربوط به کاراکترهای احتمالی الفبا است. برای یک کانال ارتباطی پیوسته، زمانی که مشخص شده میانگین قدرت سیگنال باشد، حداکثر سرعت، بیشینه سرعتهنگام استفاده از مرکز معمولی ارائه می شود سیگنال تصادفی.
اگر سیگنال وسط باشد ( m x = 0) یعنی بدون مولفه ثابت در این حالت، توان بقیه صفر است ( P 0 = 0). شرط مرکزیت حداکثر پراکندگی را برای یک میانگین توان سیگنال معین فراهم می کند
اگر سیگنال دارای توزیع نرمال باشد، آنتروپی دیفرانسیل پیشینی هر نمونه حداکثر است.
بنابراین، هنگام محاسبه توان عملیاتی یک کانال پیوسته، فرض می کنیم که کانال ارسال شده است سیگنال پیوستهبا توان متوسط ​​محدود - P cو نویز افزودنی ( y = x + f) همچنین با توان متوسط ​​محدود - P nنوع نویز سفید (گاوسی)

مبحث 1.4: مبانی LAN

مبحث 1.5: فناوری های پایه LAN

مبحث 1.6: نرم افزار و اجزای سخت افزاری اصلی یک LAN

شبکه های محلی

1.2. رسانه و روش های انتقال داده در شبکه های کامپیوتری

1.2.2. خطوط ارتباطی و کانال های انتقال داده

برای ساخت شبکه های کامپیوتری از خطوط ارتباطی استفاده می شود که از محیط فیزیکی متفاوتی استفاده می کنند. مانند محیط فیزیکیارتباطات استفاده می شود: فلزات (عمدتا مس)، شیشه فوق شفاف (کوارتز) یا پلاستیک و اتر. رسانه انتقال فیزیکی می تواند کابل جفت پیچ خورده، کابل کواکسیال، کابل فیبر نوری و محیط اطراف باشد.

خطوط ارتباطی یا خطوط انتقال داده، تجهیزات میانی و رسانه فیزیکی هستند که بر روی آن‌ها قرار دارند سیگنال های اطلاعاتی(داده ها).

چندین کانال ارتباطی (کانال های مجازی یا منطقی) را می توان در یک خط ارتباطی تشکیل داد، به عنوان مثال، با تقسیم فرکانس یا زمانی کانال ها. کانال ارتباطی وسیله ای برای انتقال اطلاعات یک طرفه است. اگر یک خط ارتباطی منحصراً توسط یک کانال ارتباطی استفاده شود، در این حالت خط ارتباطی کانال ارتباطی نامیده می شود.

کانال انتقال داده وسیله ای برای تبادل دو طرفه داده است که شامل خطوط ارتباطی و تجهیزات برای انتقال (دریافت) داده ها می شود. کانال های انتقال داده، منابع اطلاعات و گیرندگان اطلاعات را به هم متصل می کنند.

بسته به رسانه فیزیکی انتقال داده، خطوط ارتباطی را می توان به موارد زیر تقسیم کرد:

• خطوط ارتباطی سیمی بدون نوارهای عایق و غربالگری؛
• کابل، که در آن از خطوط ارتباطی مانند کابل های جفت تابیده، کابل های کواکسیال یا کابل های فیبر نوری برای انتقال سیگنال استفاده می شود.
• بی سیم (کانال های رادیویی برای ارتباطات زمینی و ماهواره ای)، که از امواج الکترومغناطیسی برای انتقال سیگنال هایی که در هوا منتشر می شوند، استفاده می کنند.

خطوط ارتباطی سیمی

خطوط ارتباطی سیمی (هوایی) برای انتقال سیگنال های تلفن و تلگراف و همچنین برای انتقال داده های رایانه ای استفاده می شود. از این خطوط ارتباطی به عنوان خطوط ارتباطی ترانک استفاده می شود.

کانال های انتقال داده آنالوگ و دیجیتال را می توان از طریق خطوط ارتباطی سیمی سازماندهی کرد. سرعت انتقال خطوط سیمی POST (سیستم تلفن قدیمی اولیه) بسیار پایین است. علاوه بر این، از معایب این خطوط می توان به ایمنی نویز و امکان اتصال غیرمجاز ساده به شبکه اشاره کرد.

خطوط ارتباطی کابلی

خطوط ارتباطی کابلی ساختار نسبتاً پیچیده ای دارند. کابل شامل هادی هایی است که در چندین لایه عایق محصور شده اند. V شبکه های کامپیوترسه نوع کابل استفاده می شود.

جفت پیچ خورده(جفت پیچ خورده) - کابل ارتباطی که می باشد جفت پیچ خوردهسیم های مسی (یا چندین جفت سیم) که در یک غلاف محافظ قرار دارند. جفت سیم ها به منظور کاهش وانت به یکدیگر پیچیده می شوند. کابل جفت پیچ خورده به اندازه کافی در برابر نویز مصون است. دو نوع از این کابل وجود دارد: جفت تابیده بدون محافظ UTP و جفت تابیده محافظ STP.

ویژگی این کابل سهولت در نصب است. این کابلارزان‌ترین و گسترده‌ترین شکل ارتباطی است که به طور گسترده در گسترده‌ترین شبکه‌های محلی با معماری اترنت، ساخته شده در توپولوژی ستاره‌ای استفاده می‌شود. کابل به دستگاه های شبکهبا استفاده از کانکتور RJ45

این کابل برای انتقال داده با سرعت 10 مگابیت بر ثانیه و 100 مگابیت در ثانیه استفاده می شود. جفت پیچ خورده معمولاً برای ارتباط در فاصله بیش از چند صد متر استفاده می شود. از معایب کابل جفت تابیده می توان به امکان اتصال غیرمجاز ساده به شبکه اشاره کرد.

کابل هممحورکابل کواکسیال کابلی است با یک سیم مرکزی مسی که توسط لایه ای از مواد عایق احاطه شده است تا هادی مرکزی را از سپر رسانای بیرونی (لایه فویل مسی یا آلومینیومی بافته شده) جدا کند. صفحه رسانای خارجی کابل با عایق پوشانده شده است.

دو نوع کابل کواکسیال وجود دارد: کابل کواکسیال نازک 5 میلی متر و کابل کواکسیال با ضخامت 10 میلی متر. کابل های کواکسیال ضخیم نسبت به کابل های کواکسیال نازک میرایی کمتری دارند. هزینه کابل کواکسیال بالاتر از کابل جفت تابیده است و نصب شبکه دشوارتر از کابل جفت تابیده است.

کابل کواکسیال، به عنوان مثال، در شبکه های محلی با معماری اترنت، که بر اساس توپولوژی نوع "گذرگاه مشترک" ساخته شده است، استفاده می شود.

کابل کواکسیال نسبت به جفت تابیده در برابر تداخل مقاوم‌تر است و تابش خود را کاهش می‌دهد. پهنای باند 50-100 مگابیت بر ثانیه است. طول خط ارتباطی مجاز چندین کیلومتر است. اتصال غیرمجازکابل کواکسیال دشوارتر از جفت پیچ خورده است.

کانال های ارتباطی کابل فیبر نوری... فیبر نوری یک فیبر نوری مبتنی بر سیلیکون یا پلاستیک است که در یک ماده با ضریب شکست پایین محصور شده است که توسط یک غلاف بیرونی پوشانده شده است.

فیبر نوری فقط سیگنال ها را در یک جهت حمل می کند، بنابراین کابل از دو فیبر تشکیل شده است. در انتهای فرستنده کابل فیبر نوری، تبدیل سیگنال الکتریکی به نور و در انتهای گیرنده، تبدیل معکوس مورد نیاز است.

مزیت اصلی این نوع کابل فوق العاده است سطح بالاایمنی در برابر صدا و کمبود تشعشع. اتصال غیرمجاز بسیار دشوار است. سرعت انتقال داده 3 گیگابیت بر ثانیه معایب اصلی کابل فیبر نوری پیچیدگی نصب آن، مقاومت مکانیکی کم و حساسیت به پرتوهای یونیزان است.

کانال های انتقال داده بی سیم (کانال های رادیویی زمینی و ماهواره ای).

کانال های رادیویی ارتباطات زمینی (رله رادیویی و سلولی) و ماهواره ای با استفاده از فرستنده و گیرنده امواج رادیویی شکل می گیرند و به فناوری اشاره می کنند. انتقال بی سیمداده ها.

کانال های رله رادیوییانتقال داده ها

کانال های ارتباطی رله رادیویی متشکل از مجموعه ای از ایستگاه ها هستند که تکرار کننده هستند. ارتباط در خط دید انجام می شود، فاصله بین ایستگاه های همسایه تا 50 کیلومتر است. دیجیتال خطوط رله رادیوییارتباطات (CRRS) به عنوان ارتباطات منطقه ای و محلی و سیستم های انتقال داده و همچنین برای ارتباط بین ایستگاه های پایه ارتباطات سلولی استفاده می شود.

کانال های انتقال داده های ماهواره ای

V سیستم های ماهواره ایآنتن‌های محدوده فرکانس UHF برای دریافت سیگنال‌های رادیویی از ایستگاه‌های زمینی و ارسال این سیگنال‌ها به ایستگاه‌های زمینی استفاده می‌شوند. V شبکه های ماهواره ایسه نوع اصلی از ماهواره ها وجود دارد که بر روی آنها قرار دارند مدارهای زمین ثابت، مدارهای متوسط ​​یا پایین. ماهواره ها معمولا به صورت گروهی پرتاب می شوند. آنها با فاصله از هم می توانند تقریباً کل سطح زمین را پوشش دهند. کار کنید کانال ماهواره ایانتقال داده در شکل نشان داده شده است

برنج. یکی

استفاده از آن مصلحت تر است ارتباطات ماهواره ایبرای سازماندهی یک کانال ارتباطی بین ایستگاه های واقع در بسیار مسافت های طولانی، و امکان سرویس دهی به مشترکین در صعب العبورترین نقاط. توان عملیاتی بالا است - چندین ده مگابیت در ثانیه.

کانال های سلولیانتقال داده ها

کانال های رادیویی سلولی بر اساس اصول شبکه های تلفن همراه ساخته شده اند. ارتباطات سلولی یک سیستم مخابراتی بی سیم است که از شبکه ای از ایستگاه های فرستنده گیرنده پایه زمینی و یک سوئیچ سلولی (یا مرکز سوئیچینگ سیار) تشکیل شده است.

ایستگاه های پایه به مرکز سوئیچینگ متصل هستند که ارتباط بین ایستگاه های پایه و سایر ایستگاه ها را فراهم می کند شبکه های تلفنو با شبکه جهانیاینترنت. از نظر عملکرد، مرکز سوئیچینگ مشابه یک PBX معمولی ارتباط سیمی است.

LMDS (سیستم توزیع چند نقطه ای محلی) یک استاندارد است شبکه های سلولیانتقال بی سیم اطلاعات برای مشترکین ثابت سیستم بر اساس ساخته شده است اصل سلولی، یک ایستگاه پایه به شما امکان می دهد منطقه ای با شعاع چند کیلومتری (تا 10 کیلومتر) را پوشش دهید و چندین هزار مشترک را به هم متصل کنید. خود BS ها توسط کانال های ارتباطی پرسرعت زمینی یا کانال های رادیویی به یکدیگر متصل می شوند. سرعت انتقال داده تا 45 مگابیت بر ثانیه

کانال های انتقال داده رادیویی وایمکس(Worldwide Interoperability for Microwave Access) مشابه Wi-Fi هستند. وایمکس، برخلاف فناوری‌های دسترسی رادیویی سنتی، بر روی سیگنال بازتاب‌شده، خارج از خط دید نیز کار می‌کند ایستگاه پایه... کارشناسان معتقدند که شبکه های تلفن همراهوایمکس نسبت به وایمکس ثابت برای مشتریان شرکتی چشم اندازهای هیجان انگیزتری برای کاربران ارائه می دهد. اطلاعات را می توان در فواصل تا 50 کیلومتر با سرعت 70 مگابیت بر ثانیه منتقل کرد.

انتقال داده های رادیویی MMDS(سیستم توزیع چند نقطه ای چند کانالی). این سیستم ها قادر به سرویس دهی به منطقه ای در شعاع 50-60 کیلومتری هستند، در حالی که خط دید فرستنده اپراتور اختیاری است. متوسط ​​نرخ انتقال داده تضمینی 500 کیلوبیت در ثانیه - 1 مگابیت در ثانیه است، اما حداکثر 56 مگابیت در ثانیه در هر کانال قابل ارائه است.

کانال های انتقال داده رادیویی برای شبکه های محلی ... استاندارد بی سیمبرای شبکه های محلی است فناوری Wi-Fi... Wi-Fi اتصال را در دو حالت فراهم می کند: نقطه به نقطه (برای اتصال دو رایانه شخصی) و اتصال زیرساخت (برای اتصال چندین رایانه به یک نقطه دسترسی). نرخ تبادل داده تا 11 مگابیت در ثانیه برای اتصالات نقطه به نقطه و تا 54 مگابیت در ثانیه برای اتصالات زیرساخت.

کانال های انتقال داده رادیویی بلوتوثیک فناوری برای انتقال داده ها در فواصل کوتاه (حداکثر 10 متر) است و می توان از آن برای ایجاد شبکه های خانگی استفاده کرد. سرعت انتقال داده از 1 مگابیت بر ثانیه تجاوز نمی کند.