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

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

1.Po vrsti komunikacijskih linija: ožičen; kabel; svjetlovodni;

električni vodovi; radio kanali itd.

2. Po prirodi signala: stalan; diskretna; diskretno-kontinuirani (signali na ulazu u sustav su diskretni, a na izlazu kontinuirani, i obrnuto).

3. Za otpornost na buku: kanali bez smetnji; uz smetnje.

Komunikacijske kanale karakteriziraju:

1. Kapacitet kanala definiran kao proizvod vremena korištenja kanala T do,širina spektra frekvencija koje kanal prenosi F do i dinamički raspon D do. , što karakterizira sposobnost kanala da prenosi različite razine signala

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

Uvjet za usklađivanje signala s kanalom:

Vc£ Vk ; Tc£ T k ; Fc£ Fk ; Vc£ Vk ; Dc£ D k .

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

3.

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

Jedan od zadataka teorije informacija je utvrđivanje ovisnosti brzine prijenosa informacija i kapaciteta komunikacijskog kanala o parametrima kanala i karakteristikama signala i smetnji.

Komunikacijski kanal se figurativno može usporediti s cestama. Uske ceste - niskog kapaciteta, ali jeftine. Široke ceste - dobra prometna sposobnost, ali skupa. Propusnost je određena uskim grlom.

Brzina prijenosa podataka uvelike ovisi o prijenosnom mediju u komunikacijskim kanalima, a to su različite vrste komunikacijskih linija.

ožičeni:

1. Žičano– upletena parica (koja djelomično potiskuje elektromagnetsko zračenje iz drugih izvora). Brzina prijenosa do 1 Mbps. Koristi se u telefonskim mrežama i za prijenos podataka.

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

3. Optičko vlakno. Brzina prijenosa 1 Gbps.

U okruženjima 1-3, slabljenje u dB je linearno s udaljenosti, t.j. snaga pada eksponencijalno. Stoga je nakon određene udaljenosti potrebno ugraditi regeneratore (pojačala).

Radio veze:

1.Radio kanal. Brzina prijenosa 100–400 Kbps. Koristi radio frekvencije do 1000 MHz. Do 30 MHz zbog refleksije od ionosfere moguće je širenje elektromagnetskih valova izvan vidnog polja. Ali ovaj raspon je vrlo bučan (na primjer, radi amatera). Od 30 do 1000 MHz - ionosfera je prozirna i potrebna je linija vidljivosti. Antene se postavljaju na visini (ponekad se postavljaju regeneratori). Koristi se na radiju i televiziji.

2.mikrovalne linije. Brzine prijenosa do 1 Gbps. Koristite radio frekvencije iznad 1000 MHz. To zahtijeva liniju vidljivosti i visoko usmjerene paraboličke antene. Udaljenost između regeneratora je 10-200 km. Koristi se za telefon, televiziju i prijenos podataka.

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

2. Širina pojasa diskretnog komunikacijskog kanala

Diskretni kanal je skup sredstava dizajniranih za prijenos diskretnih signala.

Kapacitet komunikacijskog kanala - najveća teoretski moguća brzina prijenosa informacija, pod uvjetom da pogreška ne prelazi zadanu vrijednost. Brzina prijenosa informacija - prosječna količina prenesenih informacija po jedinici vremena. Definirajmo izraze za izračun brzine prijenosa informacija i propusnosti diskretnog komunikacijskog kanala.

Tijekom prijenosa svakog simbola, u prosjeku, količina informacija prolazi kroz komunikacijski kanal, što je određeno formulom

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

gdje: ja (Y, X) - međusobne informacije, tj. količina informacija sadržanih u Y relativno x;H(X) je entropija izvora poruke; H (X/Y)– uvjetna entropija, koja određuje gubitak informacija po simbolu povezan s prisutnošću šuma i izobličenja.

Prilikom slanja poruke X T trajanje T, koja se sastoji od n elementarnih simbola, prosječna količina prenesene informacije, uzimajući u obzir simetriju međusobne količine informacija, 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.

Širina pojasa diskretnog komunikacijskog kanala

. (5)

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

Širina pojasa ovisi o tehničkim karakteristikama kanala (brzina opreme, vrsta modulacije, razina smetnji i izobličenja itd.). Jedinice kapaciteta kanala su: , , , .

2.1 Diskretni komunikacijski kanal bez smetnji

Ako u komunikacijskom kanalu nema smetnji, tada su ulazni i izlazni signali kanala povezani nedvosmislenom, funkcionalnom ovisnošću.

U ovom slučaju je uvjetna entropija jednaka nuli, a bezuvjetne entropije izvora i primatelja jednake, t.j. prosječna količina informacija u primljenom simbolu u odnosu na odaslani je

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

Ako X T- broj znakova po vremenu T, tada je brzina prijenosa informacija za diskretni komunikacijski kanal bez smetnji jednaka

(6)

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

Širina pojasa za diskretni komunikacijski kanal bez smetnji

(7)

Jer maksimalna entropija odgovara jednako vjerojatnim simbolima, tada je širina pojasa za jednoliku distribuciju i statističku neovisnost odaslanih simbola jednaka:

. (8)

Shanonov prvi teorem za kanal: Ako je protok informacija koji generira izvor dovoljno blizu širine pojasa komunikacijskog kanala, t.j.

tada je uvijek moguće pronaći takav način kodiranja koji će osigurati prijenos svih poruka izvora, a brzina prijenosa informacija bit će vrlo blizu kapacitetu kanala.

Teorem ne daje odgovor na pitanje kako kodirati.

Primjer 1 Izvor generira 3 poruke s vjerojatnostima:

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

Poruke su neovisne i prenose se u jedinstvenom binarnom kodu ( m = 2 ) s trajanjem simbola od 1 ms. Odredite brzinu prijenosa informacija komunikacijskim kanalom bez smetnji.

Riješenje: Entropija izvora je

[bps].

Za prijenos 3 poruke s ujednačenim kodom potrebna su dva bita, a trajanje kombinacije kodova je 2t.

Prosječna brzina signala

V =1/2 t = 500 .

Brzina prijenosa informacija

C = vH = 500 × 1,16 = 580 [bps].

2.2 Diskretni komunikacijski kanal s šumom

Razmotrit ćemo diskretne komunikacijske kanale bez memorije.

Kanal bez memorije Kanalom se naziva kanal u kojem je svaki odaslani simbol signala pod utjecajem smetnji, bez obzira na to koji su signali prethodno odaslani. To jest, interferencija ne stvara dodatne korelativne veze između simbola. Naziv "bez memorije" znači da se tijekom sljedećeg prijenosa čini da kanal ne pamti rezultate prethodnih prijenosa.

Tema 1.4: Osnove lokalnih mreža

Tema 1.5: Osnovne LAN tehnologije

Tema 1.6: Osnovne softverske i hardverske komponente LAN-a

Lokalne mreže

1.2. Okoliš i načini prijenosa podataka u računalnim mrežama

1.2.2. Komunikacijske linije i kanali podataka

Za izgradnju računalnih mreža koriste se komunikacijske linije koje koriste drugačiji fizički medij. Kao fizički medij u komunikacijama koriste se metali (uglavnom bakar), ultraprozirno staklo (kvarc) ili plastika i eter. Fizički prijenosni medij može biti kabel s upredenom paricom, koaksijalni kabel, optički kabel i okolno područje.

Komunikacijski vodovi ili vodovi za prijenos podataka su srednja oprema i fizički medij putem kojeg se prenose informacijski signali (podaci).

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

Kanal za prijenos podataka je sredstvo dvosmjerne razmjene podataka, koje uključuje komunikacijske linije i opremu za prijenos (prijem) podataka. Kanali za prijenos podataka povezuju izvore informacija i primatelje informacija.

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

• žičani komunikacijski vodovi bez izolacijskih i zaštitnih pletenica;
• kabel, gdje se za prijenos signala koriste komunikacijske linije kao što su kabeli s upredenom paricom, koaksijalni kabeli ili optički kabeli;
• bežični (radio kanali zemaljskih i satelitskih komunikacija), korištenjem elektromagnetskih valova koji se šire zrakom za prijenos signala.

Žičane komunikacijske linije

Žičane (nadzemne) komunikacijske linije služe za prijenos telefonskih i telegrafskih signala, kao i za prijenos računalnih podataka. Ove komunikacijske linije koriste se kao magistralne komunikacijske linije.

Žičane komunikacijske linije mogu se koristiti za organiziranje analognih i digitalnih kanala za prijenos podataka. Brzina prijenosa preko žičanih linija Primitivnog starog telefonskog sustava (POST) vrlo je spora. Osim toga, nedostaci ovih linija uključuju otpornost na buku i mogućnost jednostavnog neovlaštenog spajanja na mrežu.

Kabelske komunikacijske linije

Kabelske komunikacijske linije imaju prilično složenu strukturu. Kabel se sastoji od vodiča zatvorenih u nekoliko slojeva izolacije. Postoje tri vrste kabela koji se koriste u računalnim mrežama.

upleteni par(twisted pair) - komunikacijski kabel, koji je upleteni par bakrenih žica (ili nekoliko pari žica) zatvoren u zaštićenom omotaču. Parovi žica su upleteni zajedno kako bi se smanjile smetnje. Twisted pair je prilično otporan na buku. Postoje dvije vrste ovog kabela: UTP neoklopljena upredena parica i STP oklopljena upredena parica.

Karakteristika ovog kabela je jednostavnost ugradnje. Ovaj kabel je najjeftiniji i najčešći tip komunikacije, koji se široko koristi u najčešćim lokalnim mrežama s Ethernet arhitekturom, izgrađen na topologiji zvijezde. Kabel je spojen na mrežne uređaje pomoću RJ45 konektora.

Kabel se koristi za prijenos podataka pri 10 Mbps i 100 Mbps. Twisted pair se obično koristi za komunikaciju na udaljenosti ne većoj od nekoliko stotina metara. Nedostaci kabela s upredenom paricom uključuju mogućnost jednostavnog neovlaštenog spajanja na mrežu.

Koaksijalni kabel(koaksijalni kabel) je kabel sa središnjom bakrenom žicom, koji je okružen slojem izolacijskog materijala kako bi se središnji vodič odvojio od vanjskog vodljivog oklopa (bakrena pletenica ili sloj aluminijske folije). Vanjski vodljivi zaslon kabela prekriven je izolacijom.

Postoje dvije vrste koaksijalnog kabela: tanak koaksijalni kabel promjera 5 mm i debeli koaksijalni kabel promjera 10 mm. Debeli koaksijalni kabel ima manje slabljenja od tankog. Trošak koaksijalnog kabela veći je od cijene upletene parice, a instalacija mreže je teža od upletene parice.

Koaksijalni kabel koristi se, na primjer, u lokalnim mrežama s Ethernet arhitekturom, izgrađenom na topologiji "zajedničke sabirnice".

Koaksijalni kabel je otporniji na smetnje od upletene parice i smanjuje vlastito zračenje. Širina pojasa - 50-100 Mbps. Dopuštena duljina komunikacijske linije je nekoliko kilometara. Neovlašteno spajanje na koaksijalni kabel teže je nego na upletenu paricu.

Kabelski optički komunikacijski kanali. Optički kabel je optičko vlakno na bazi silicija ili plastike, zatvoreno u materijalu s niskim indeksom loma svjetlosti, koje je zatvoreno vanjskim omotačem.

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

Glavna prednost ove vrste kabela je iznimno visoka razina otpornosti na buku i odsustvo zračenja. Neovlašteno povezivanje je vrlo teško. Brzina prijenosa podataka 3Gbps. Glavni nedostaci optičkog kabela su složenost njegove instalacije, niska mehanička čvrstoća i osjetljivost na ionizirajuće zračenje.

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

Radio kanali zemaljskih (radiorelejnih i staničnih) i satelitskih komunikacija formiraju se uz pomoć odašiljača i prijamnika radio valova i pripadaju tehnologiji bežičnog prijenosa podataka.

Radiorelejni kanali za prijenos podataka

Radiorelejni komunikacijski kanali sastoje se od niza postaja koje su repetitori. Komunikacija se odvija unutar vidnog polja, domet između susjednih postaja je do 50 km. Digitalne radiorelejne linije (CRRS) koriste se kao regionalni i lokalni sustavi za komunikaciju i prijenos podataka, kao i za komunikaciju između baznih stanica.

Satelitski podatkovni kanali

Satelitski sustavi koriste mikrovalne antene za primanje radio signala sa zemaljskih postaja i prosljeđivanje tih signala natrag zemaljskim stanicama. Satelitske mreže koriste tri glavne vrste satelita, koji su u geostacionarnim orbitama, srednjim ili niskim orbitama. Sateliti se lansiraju, u pravilu, u skupinama. Odvojeni jedan od drugog, mogu pokriti gotovo cijelu površinu Zemlje. Rad satelitskog kanala za prijenos podataka prikazan je na slici

Riža. jedan.

Satelitske komunikacije je svrsishodnije koristiti za organiziranje komunikacijskog kanala između postaja koje se nalaze na vrlo velikim udaljenostima, te mogućnost servisiranja pretplatnika na najnepristupačnijim točkama. Propusnost je visoka - nekoliko desetaka Mbps.

Mobilne podatkovne veze

Mobilni radio kanali izgrađeni su na istim principima kao i mreže mobilne telefonije. Stanična komunikacija je bežični telekomunikacijski sustav koji se sastoji od mreže zemaljskih primopredajnih stanica i staničnog prekidača (ili mobilnog komutacijskog centra).

Bazne stanice su spojene na komutacijski centar koji omogućuje komunikaciju kako između baznih stanica tako i s drugim telefonskim mrežama te s globalnim internetom. Što se tiče funkcija, sklopni centar je sličan konvencionalnoj žičanoj PBX-u.

LMDS (Local Multipoint Distribution System) je standard za mobilne bežične mreže prijenosa podataka za fiksne pretplatnike. Sustav se temelji na staničnom principu, jedna bazna stanica omogućuje pokrivanje područja s radijusom od nekoliko kilometara (do 10 km) i povezivanje nekoliko tisuća pretplatnika. Sami BS međusobno se kombiniraju putem zemaljskih komunikacijskih kanala velike brzine ili radijskih kanala. Brzina prijenosa podataka do 45 Mbps.

WiMAX podatkovni radio kanali(Svjetska interoperabilnost za pristup mikrovalnoj pećnici) slični su Wi-Fi. WiMAX, za razliku od tradicionalnih tehnologija pristupa radiju, također radi na reflektiranom signalu, izvan vidnog polja bazne stanice. Stručnjaci smatraju da mobilne WiMAX mreže nude mnogo zanimljivije izglede za korisnike od fiksnih WiMAX namijenjenih korporativnim korisnicima. Informacije se mogu prenositi na udaljenosti do 50 km brzinom do 70 Mbps.

MMDS podatkovni radijski kanali(Multichannel Multipoint Distribution System). Ovi sustavi su sposobni opsluživati ​​područje u radijusu od 50-60 km, dok izravna vidljivost odašiljača operatera nije potrebna. Prosječna zajamčena brzina prijenosa podataka je 500 Kbps - 1 Mbps, ali je moguće osigurati do 56 Mbps po kanalu.

Radio kanali za prijenos podataka za lokalne mreže. Standard bežične komunikacije za lokalne mreže je Wi-Fi tehnologija. Wi-Fi omogućuje povezivanje u dva načina: točka-točka (za spajanje dva računala) i infrastrukturna veza (za povezivanje više računala na jednu pristupnu točku). Brzina razmjene podataka do 11 Mbps s vezom od točke do točke i do 54 Mbps s infrastrukturnom vezom.

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

Uvod

Komunikacijski kanal, prijenosni kanal, tehnički uređaji i komunikacijski put u kojem se signali koji sadrže informacije šire od odašiljača do prijemnika. Tehnički uređaji (pojačala električnih signala, uređaji za kodiranje i dekodiranje signala i dr.) postavljaju se u međupojačalačke i terminalne komunikacijske točke. Kao prijenosni put koriste se razne vodove - ožičene (zračne i kabelske), radio i radio relejne, radiovalne itd. Odašiljač pretvara poruke u signale, koji se zatim unose na ulaz komunikacijskog kanala: prema primljenom signalu na izlazu komunikacijskog kanala, prijamnik reproducira odaslanu poruku. Odašiljač, komunikacijski kanal i prijemnik čine komunikacijski sustav, odnosno sustav za prijenos informacija. Prema namjeni sustava, koji uključuje komunikacijske kanale, razlikuju se: telefonski kanali, emitiranje zvuka, televizija, fototelegraf (fax), telegraf, telemetrija, telekomanda, digitalni prijenos informacija; prema prirodi signala, čiji prijenos osiguravaju komunikacijski kanali, razlikuju se kontinuirani i diskretni kanali kako u vrijednosti tako iu vremenu. Općenito, komunikacijski kanal ima veliki broj ulaza i izlaza i može osigurati dvosmjerni prijenos signala.

kodiranje kanala komunikacijskog signala

Veza

Komunikacijski kanal je sustav tehničkih sredstava i medij za širenje signala za prijenos poruka (ne samo podataka) od izvora do primatelja (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 namijenjene za prezentaciju korisniku (čovjeku) ili za korištenje računalnim aplikacijskim programima. Komunikacijski kanal uključuje sljedeće komponente:

Uređaj za prijenos

Uređaj za primanje

· prijenosni medij različite fizičke prirode (slika 1).

Signal koji nosi informaciju formira odašiljač, nakon prolaska kroz prijenosni medij, dovodi se na ulaz prijemnog uređaja. Nadalje, informacije se izvlače iz signala i prenose do potrošača. Fizička priroda signala odabrana je tako da se može širiti kroz prijenosni medij uz minimalno slabljenje i izobličenje. Kanal je neophodan kao nositelj informacija, on sam ne nosi informacije.

Sl. 1.

sl.2

Klasifikacija komunikacijskih kanala

Klasifikacija br. 1: Postoji mnogo vrsta komunikacijskih kanala, među kojima su najčešći žičani komunikacijski kanali (zračni, kabelski, svjetlovodni, itd.) i radiokomunikacijski kanali (troposferski, satelitski itd.). Takvi se kanali, pak, obično kvalificiraju na temelju karakteristika ulaznih i izlaznih signala, kao i na temelju promjene karakteristika signala ovisno o pojavama koje se javljaju u kanalu kao što su zatamnjenje i slabljenje signala.

Prema vrsti distribucijskog medija komunikacijski kanali se dijele na:

Žičano

· akustični;

· optički;

infracrveni;

radijski kanali.

Komunikacijski kanali se također dijele na:

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

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

kontinuirano-diskretni (kontinuirani signali na ulazu kanala i diskretni signali na izlazu),

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

Moguće je klasificirati komunikacijske kanale prema frekvencijskom rasponu. Sustavi za prijenos informacija su jednokanalni i višekanalni. Vrsta sustava određena je komunikacijskim kanalom. Ako je komunikacijski sustav izgrađen na istoj vrsti komunikacijskih kanala, tada je njegov naziv određen tipičnim nazivom kanala. Inače se koristi specifikacija klasifikacijskih značajki.

Klasifikacija #2 (detaljnije): Klasifikacija prema korištenom frekvencijskom rasponu

· Kilometar (DV) 1-10 km, 30-300 kHz;

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

· Dekametar (HF) 10-100 m, 3-30 MHz;

· Mjerač (MV) 1-10 m, 30-300 MHz;

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

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

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

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

Prema smjeru komunikacijskih vodova, oni su usmjereni (koriste se različiti vodiči): koaksijalni, upleteni parovi na bazi bakrenih vodiča, optička vlakna.

neusmjereni (radio veze); vidno polje; troposferski; ionosferski prostor; radio relej (retransmisija na decimetarskim i kraćim radio valovima).

Po vrsti poruka koje se prenose: telegrafske; telefon; prijenos podataka; faksimil.

Po vrsti signala: analogni; digitalno; impuls.

Po vrsti modulacije (ključavanje) U analognim komunikacijskim sustavima: s amplitudnom modulacijom; s jednostranom modulacijom; s frekvencijskom modulacijom. U digitalnim komunikacijskim sustavima: s amplitudnim tipkanjem; s frekvencijskim pomakom; s faznim pomakom; s relativnim faznim pomakom; s tonskim tipkanjem (pojedinačni elementi se manipuliraju pod nosećim valom (tonom), nakon čega se manipulacija provodi na višoj frekvenciji).

Po vrijednosti širokopojasne baze radio signala (B>> 1); uskopojasni (B»1).

Po broju istovremeno odaslanih poruka su jednokanalne; višekanalni (frekvencija, vrijeme, kodna podjela kanala);

U smjeru jednosmjerne razmjene poruka; bilateralni.

U pogledu razmjene poruka, simpleks komunikacija je dvosmjerna radijska komunikacija, u kojoj se prijenos i prijem svake radijske postaje obavlja redom; dupleks komunikacija - prijenos i prijem provode se istovremeno (najučinkovitije); poludupleksna komunikacija - odnosi se na simpleks, koji omogućuje automatski prijelaz s prijenosa na prijem i mogućnost ponovnog upita dopisnika.

Prema metodama zaštite prenesenih informacija, otvorena komunikacija; zatvorena komunikacija (tajna).

Prema stupnju automatiziranosti razmjene informacija, neautomatizirano - upravljanje radijskom stanicom i razmjenu poruka obavlja operater; automatizirano - samo se podaci unose ručno; automatski - proces razmjene poruka obavlja se između automatskog uređaja i računala bez sudjelovanja operatera.

Klasifikacija br. 3 (može se nešto ponoviti):

Po dogovoru - telefon - telegraf - televizija - emitiranje.

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

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

Po prirodi signala na ulazu i izlazu komunikacijskog kanala - analogni (kontinuirani) - vremenski diskretni - diskretni u razini signala - digitalni (diskretni i vremenski i po razini).

Po broju kanala po komunikacijskoj liniji - jednokanalni - višekanalni.

Glavne karakteristike komunikacijskog kanala (slika 5.2) su propusnost i pouzdanost prijenosa podataka. Kapacitet kanala procjenjuje se graničnim brojem bitova podataka koji se prenose kanalom u jedinici vremena, a mjeri se u bitovima/s (s -1). Pouzdanost prijenosa podataka karakterizira vjerojatnost izobličenja bita, koja za komunikacijske kanale bez dodatnih sredstava zaštite od pogreške u pravilu iznosi 10 -4 - 10 -6 . Glavni uzrok izobličenja je učinak smetnji na komunikacijskoj liniji i, dijelom, prisutnost šuma u ADF-u. Smetnje su impulzivne prirode i teže grupiranju - stvaranju rafala smetnji koje odmah iskrivljuju skupinu susjednih bitova u prenesenim podacima.

Komunikacijske linije. Za prijenos podataka koriste se komunikacijske linije različitih vrsta: žičane (zračne), kabelske, radiorelejne, optičke i radio kanale zemaljskih i satelitskih komunikacija. Kabelske linije sastoje se od upletenih parova žica ili koaksijalnih kabela. Glavne karakteristike komunikacijskih vodova su frekvencijski pojas, jedinična cijena i otpornost na buku. Širina pojasa definira frekvencijski raspon gdje f n i f c - donja i gornja granica frekvencija koje se efektivno prenose preko linije. Frekvencijski pojas ovisi o vrsti linije i njezinoj duljini. Žičane komunikacijske linije imaju frekvencijski pojas od približno 10 kHz, kabelske - 10 2 kHz, koaksijalne - 10 2 MHz, radio relejne - 10 3 MHz i optička vlakna - 10 2 MHz. Za prijenos podataka koristi se kratkovalna radio komunikacija s frekvencijskim rasponom od 3 do 30 MHz. Jedinični trošak linije određen je troškom izrade linije duljine 1 km. Za prijenos podataka na kratkim udaljenostima koriste se uglavnom niskofrekventne žičane linije, za velike udaljenosti - visokofrekventne linije: koaksijalni kabeli, optička vlakna i radiorelejni vodovi. Radio komunikacija se koristi za organiziranje lokalne i međugradske komunikacije. Otpornost linije na buku ovisi o snazi ​​smetnji koje u liniji stvara vanjsko okruženje ili koje proizlaze iz buke u samoj liniji. Najmanje otporne na buku su radio linije, kabelske vodove imaju dobru otpornost na buku i izvrsnu - optičke linije koje nisu osjetljive na elektromagnetsko zračenje.

Riža. 5.4. Slijed binarnih signala

Kapacitet kanala. Kapacitet kanala ovisi o širini pojasa komunikacijske linije i omjeru snage signal-šum. Maksimalna propusnost kanala konfigurirana na temelju širine pojasa F i omjer signala i šuma R sa / R w, je (bitova u sekundi)

Vrijednost (1+ R sa / R w) određuje broj razina signala koje prijemnik može primiti. Dakle, ako odnos R sa / R w>3, tada jedan signal može nositi četiri vrijednosti, tj. bitove informacije.

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

Ovaj izraz definira širinu pojasa binarnog kanala. Vrijednost u uglatim zagradama određuje udio binarnih znakova koji se prenose preko kanala s frekvencijom od 2 F bez izobličenja. Ako nema smetnji, vjerojatnost i propusnost simbola; ako je vjerojatnost izobličenja R\u003d 0,5, zatim propusnost S=0. Ako kanal prenosi poruku duljine n binarni simbol, zatim vjerojatnost pojave u njemu točno l pogreške , srednji broj pogrešaka i standardnu ​​devijaciju .

Najčešći tip kapala je telefonski kapal sa propusnim opsegom od 3,1 kHz i frekvencijskim rasponom od f H \u003d 0,3 kHz do f H = 3,4 kHz. Komutirani telefonski kanal pruža brzinu prijenosa podataka C=1200 bps, a nesklopni - do 9600 bps.

Učinkovitost korištenja komunikacijskog kanala za prijenos podataka obično je karakterizirana specifičnom širinom pojasa, tj. širinom pojasa po 1 Hz širine pojasa kanala. Za komutirane telefonske kanale specifična širina pojasa ne prelazi 0,4 bita / (sHz), a za nekomutirane telefonske kanale u pravilu jest. 3-5 bita/(sHz).

Standardizirane su sljedeće brzine prijenosa podataka preko komunikacijskih kanala: 200, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 12000, 24000, 48000 i 96000 bps. Kanali s propusnošću do 300 bps nazivaju se low-speed, od 600 do 4800 bps - srednje brzine i s većom propusnošću - high-speed.

Metode prijenosa podataka. Za prijenos podataka preko kanala s različitim karakteristikama koriste se različite metode koje obećavaju maksimalnu upotrebu svojstava kanala za povećanje brzine i pouzdanosti prijenosa podataka uz umjerenu cijenu opreme.

Podatke u početku daje niz pravokutnih impulsa (slika 5.4). Za njihov prijenos bez izobličenja potrebna je širina pojasa od nule do beskonačnosti. Pravi kanali imaju konačan frekvencijski pojas s kojim se moraju uskladiti odaslani signali. Koordinacija se osigurava, prvo, modulacijom - prijenosom signala u zadani frekvencijski pojas, i, drugo, kodiranjem - pretvaranjem podataka u oblik koji vam omogućuje otkrivanje i ispravljanje pogrešaka koje nastaju zbog smetnji u komunikacijskom kanalu.

Pri korištenju visokofrekventnih žičanih i kabelskih vodova, čiji frekvencijski pojas počinje približno od nule, signali se mogu prenositi u svom prirodnom obliku - bez modulacije (u primarnom frekvencijskom pojasu). Kanali koji rade bez modulacije nazivaju se telegrafski i omogućuju prijenos podataka brzinom, u pravilu, od 50-200 bps.

Riža. 5.5. Kanal s modulacijom

Kada kanal ima oštro ograničeni frekvencijski pojas, kao što je radio kanal, prijenos signala mora se obavljati u tom pojasu, a prijenos signala u zadani pojas vrši se modulacijom prema shemi prikazanoj na sl. . 5.5. U tom slučaju se uspostavlja između podatkovne terminalne opreme koja radi s binarnim signalima i kanala 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 iz moduliranog signala.

Riža. 5.6. Metode modulacije

Metode modulacije se dijele na analog i diskretna. Analogne uključuju amplitudnu, frekvencijsku i faznu modulaciju (slika 5.6). Na amplituda(slika 5.6, b) amplituda noseće frekvencije je modulirana primarnim signalom (slika 5.6, a). Na frekvencijska modulacija(slika 5.6, v) vrijednosti 0 i 1 binarnog signala prenose se signalima s različitim frekvencijama - f 0 i f jedan . Na fazna modulacija(slika 5.6, G) vrijednosti signala 0 i 1 odgovaraju frekvencijskim signalima f 0 s različitom fazom. Metode diskretne modulacije koriste se za pretvaranje analognih signala, poput glasa, u digitalne. U te svrhe najčešće se koriste pulsno-amplituda, impulsno-kodna i impulsno-vremenska modulacija.

Kodiranje prenesenih podataka provodi se uglavnom radi poboljšanja otpornosti podataka na buku. Dakle, primarni znakovni kodovi mogu biti predstavljeni u obliku protiv smetnji pomoću Hammingovih kodova koji omogućuju otkrivanje i ispravljanje pogrešaka u prenesenim podacima. U novije vrijeme funkcija povećanja pouzdanosti prenesenih podataka dodijeljena je podatkovnoj terminalnoj opremi i osigurava se uvođenjem redundantnosti informacija u poslane poruke.

Oprema za prijenos podataka. Glavna namjena ADF-a je pretvorba signala koji dolaze iz terminalne opreme za njihov prijenos u frekvencijskom pojasu komunikacijskog kanala i reverzna pretvorba signala koji dolaze iz kanala. Kod rada s telegrafskim kanalom, signali kroz koji se prenose bez modulacije (u primarnom frekvencijskom pojasu), te funkcije provodi uređaj za pretvaranje telegrafskih 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 izvodi se sinkrono s frekvencijom koja odgovara brzini kanala, na primjer, s frekvencijom od 1200 Hz. Sinkronizacijski signali S T formiraju u modulatoru generator takta TG. Za svaki sinkronizacijski signal S T binarni signal se uvodi u BM modulacijski blok T A koji predstavlja malo podataka. Noseću frekvenciju generira generator LFO. Modulirani signal ulazi u propusni filtar PF, koji ograničava širinu signala u skladu s donjom i gornjom granicom propusnosti kanala. Zatim se signal s zadanim frekvencijskim pojasom prenosi kroz kanal do demodulatora, prolazi kroz pojasni filtar koji odabire zadani frekvencijski pojas i ulazi u demodulacijsku jedinicu.

Glavne karakteristike komunikacijskog kanala uključuju sljedeće:

• vrijeme kan, za T to- vrijeme tijekom kojeg komunikacijski kanal obavlja svoje funkcije;
• širina pojasa A/k - frekvencijski pojas oscilacija koje prenosi komunikacijski kanal bez značajnog slabljenja;
• dinamički raspon D K , koji se može predstaviti kao

ovisi o osjetljivosti prijemnika R tsh i dopuštena opterećenja Usta oprema komunikacijskih kanala;

kapacitet komunikacijskog kanala V K- proizvod navedenih količina:

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

Opći uvjet za usklađivanje signala s kanalom za prijenos informacija određen je relacijom

Ovaj omjer izražava nužan, ali ne i dovoljan uvjet za usklađivanje signala s kanalom. Dovoljan je uvjet slaganja svih parametara:

Ako, kada je uvjet (5.19) ispunjen, dio uvjeta (5.20) nije ispunjen, tada se podudaranje može postići transformacijom signala uz zadržavanje njegovog volumena. Na primjer, ako nema frekvencijskog podudaranja signala s kanalom, t.j. Afs » D / c, tada se koordinacija postiže snimanjem signala na magnetofon pri jednoj brzini trake, a reprodukcijom tijekom prijenosa - pri manjoj brzini u P jednom. Kao rezultat toga, trajanje signala Ts povećava u P puta i puta širina njegovog spektra se smanjuje, dok se glasnoća signala ne mijenja;

količina informacija 1(X, Y)- označava količinu odaslane informacije sadržanu u izvornom signalu Y, o stanju objekta x a određen je količinom nesigurnosti uklonjene kao rezultat prijema signala, t.j. razlika apriorno(prije prijema signala) i a posteriori(nakon primanja signala) entropija:

To podrazumijeva sljedeća svojstva količine informacija:

• količina informacija mjeri se u istim jedinicama kao i entropija; najčešće u bitovima;
• količina informacija je uvijek nenegativna: I(X,Y)> 0;
• nikakva transformacija signala neće povećati informacije sadržane u njemu;
• količina informacija I(X, Y) o bilo kojem izvoru x, sadržan u signalu Y, ne više 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 jednako vjerojatna i neovisna jedno o drugom, svako stanje izvora nosi informaciju I(X, X) = dnevnik" T, i slijed od P stanja (na primjer, telegram duljine od P znakovi sastavljeni od T jednakovjerojatni simboli), nosi informaciju I(X, X) ==/log 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 odabire prilikom dobivanja informacija.

Količina informacija s nepotpunom pouzdanošću diskretnih poruka jednaka je razlici bezuvjetne 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,glede ukupnosti odaslanih poruka Y;

gdjeRU) -prethodna vjerojatnost;

gdjep(Y/,x,) - uvjetna vjerojatnost koja karakterizira nesigurnost u poruciX,u vezi s poslanom porukomna,.

Vjerojatnost zajedničke pojave događaja na, a x„ jednako p(y „ x,), može se napisati kao

Vjerojatnost je jednaka prethodnoj vjerojatnosti pojave poruke y h pomnoženo s uvjetnom (aposteriornom) vjerojatnošću da se poruka pojavi y, pod uvjetom da je poruka x primljena.

Navedimo primjer prijenosa poruke o statusu izlaza izvora napona, koji s jednakom vjerojatnošću prihvaća vrijednosti napona od 1 ... 10 V. U ovom slučaju, poruka nosi više informacija. Lako je vidjeti da što je manja vjerojatnost nekog događaja, to više informacija sadrži poruka o tom događaju. Primjerice, izvješće da će u srpnju biti mrazova sadrži mnogo informacija, budući da je takav događaj rijedak i njegova je vjerojatnost vrlo mala.

Količina informacija ima izraz

Unatoč podudarnosti formula, količine informacija i entropije, količina informacija se određuje nakon primitka poruke.

Jedinice za mjerenje količine informacija i entropije ovise o izboru baze logaritma: kada se koriste decimalni logaritmi - jad, prirodno - gnjida, binarni - malo.

Glavne karakteristike komunikacijskog signala također uključuju sljedeće:

brzina prenesenih informacija- prosječna količina informacija prenesenih putem komunikacijskog kanala 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 tijekom vremena T rad kanala;

kapacitet kanala(C) - najveća teoretski dopuštena brzina prijenosa informacija za dati kanal:

Brzina unosa informacija u kanal ne smije prelaziti širinu pojasa kanala, inače će se informacije izgubiti. Analitički, brzina unosa informacija izražava se kao

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

T - trajanje poruke.

Jedno od glavnih pitanja u teoriji prijenosa informacija je utvrđivanje ovisnosti brzine i kapaciteta prijenosa informacija o parametrima kanala i karakteristikama signala i smetnji koje u njemu djeluju;

• frekvencijski odziv(AFC). Za određivanje karakteristika komunikacijskog kanala koristi se analiza njegovog odgovora na određeni referentni utjecaj. Najčešće se kao referenca koriste sinusoidni signali različitih frekvencija. Frekvencijski odziv pokazuje kako se amplituda sinusoida mijenja na izlazu komunikacijske linije u usporedbi s amplitudom na njezinom ulazu za sve frekvencije odaslanog signala;
• propusnost - raspon frekvencija za koji omjer amplitude izlaznog signala i ulaznog signala prelazi određenu određenu granicu (za snagu od 0,5). Ovaj frekvencijski pojas određuje frekvencijski raspon sinusoidnog signala na kojem se ovaj signal prenosi preko komunikacijske linije bez značajnih izobličenja. Širina pojasa utječe na najveću moguću brzinu prijenosa informacija preko komunikacijske linije;
• slabljenje veze (L) - definira se kao relativno smanjenje amplitude ili snage signala kada se komunikacijskom linijom prenosi signal određene frekvencije. slabljenje L obično se mjeri u decibelima (dB) i izračunava pomoću formule

gdje je Pnx snaga signala na izlazu linije;

R u -snaga signala na linijskom ulazu;

pouzdanost prijenosa podataka - karakterizira vjerojatnost izobličenja za svaki odaslani bit podataka. Pokazatelj pouzdanosti je vjerojatnost pogrešnog prijema simbola informacije - R osh. Vrijednost R osh za komunikacijske kanale bez dodatnih sredstava zaštite od pogreške je u pravilu 10 -4 ... 10 -6 . U optičkim komunikacijskim linijama R osh je 10 -9 . To znači da je kod R osh = 10 -4, u prosjeku, od 10 000 bitova, vrijednost jednog bita izobličena. Izobličenje bita nastaje kako zbog prisutnosti smetnji na liniji, tako i zbog izobličenja valnog oblika, ograničenog propusnošću linije. Kako bi se povećala pouzdanost prenesenih podataka, potrebno je povećati stupanj otpornosti vodova na buku, kao i koristiti širokopojasne komunikacijske linije.