Ұялы

Физикалық деңгейде мәліметтерді беру әдістері. Физикалық деңгейде деректерді берудің дискретті әдістері Физикалық деңгейде тасымалдау әдістері

Физикалық кодтаудың екі негізгі түрі қолданылады - синусоидалы тасымалдаушы сигналға негізделген (аналогтық модуляция) және тікбұрышты импульстар тізбегіне негізделген (цифрлық кодтау).

Аналогтық модуляция – дискретті деректерді өткізу жолағы тар арна бойынша беру үшін – телефон желілері дауыс жиілігінің арнасы (өткізу жиілігі 300-ден 3400 Гц-ке дейін) Модуляция мен демодуляцияны орындайтын құрылғы – модем.

Аналогтық модуляция әдістері

n амплитудалық модуляция (төмен шуға төзімділік, жиі фазалық модуляциямен бірге қолданылады);

n жиілікті модуляция (күрделі техникалық іске асыру, әдетте төмен жылдамдықты модемдерде қолданылады).

n фазалық модуляция.

Модуляцияланған сигналдың спектрі

Потенциалды код- егер дискретті деректер секундына N бит жылдамдықпен берілсе, онда спектр нөлдік жиіліктің тұрақты құрамдас бөлігінен және f0, 3f0, 5f0, 7f0, ... жиілігі бар гармоникалықтардың шексіз қатарынан тұрады, мұндағы f0 = N/2. Бұл гармоникалардың амплитудалары баяу төмендейді - f0 амплитудасының 1/3, 1/5, 1/7, ... коэффициенттерімен. Ерікті деректерді беру кезінде алынған потенциалдық код сигналының спектрі 0-ге жақын кейбір мәннен шамамен 7f0-ге дейінгі диапазонды алады. Дауыс жиілігі арнасы үшін жіберу жылдамдығының жоғарғы шегіне секундына 971 бит деректер жылдамдығында жетеді, ал төменгі шегі кез келген жылдамдықтар үшін қабылданбайды, өйткені арнаның өткізу қабілеті 300 Гц-тен басталады. Яғни, дауыс жиілігі арналарында әлеуетті кодтар пайдаланылмайды.

Амплитудалық модуляция- спектр fc тасымалдаушы жиілігінің синусоидасынан және екі бүйірлік гармоникадан fc+fm және fc-fm тұрады, мұндағы fm - екі амплитудалық деңгейді пайдаланған кезде деректер жылдамдығымен сәйкес келетін синусоидтың ақпараттық параметрінің өзгеру жиілігі. . fm жиілігі желінің сыйымдылығын анықтайды бұл әдіскодтау. Модуляцияның кішігірім жиілігінде сигнал спектрінің ені тіпті аз болады (2 фм-ге тең) және өткізу қабілеттілігі 2 фм-ден үлкен немесе оған тең болса, сигналдар сызықпен бұрмаланбайды. Дауыс жиілігі арнасы үшін бұл әдіс секундына 3100/2 = 1550 биттен жоғары емес деректерді беру жылдамдығында қолайлы.

Фазалық және жиілікті модуляция- спектр күрделірек, бірақ симметриялы, тез төмендейтін гармоникалардың көп санымен. Бұл әдістер дауыстық жиілік арналарын беру үшін қолайлы.

Квадрат амплитудалық модуляция (Quadrate Amplitude Modulation) - 8 фазалық ығысу мәндері бар фазалық модуляция және 4 амплитудалық мәндермен амплитудалық модуляция. Барлық 32 сигнал комбинациясы қолданылмайды.

Сандық кодтау

Потенциалды кодтар- логикалық бірліктерді және нөлдерді көрсету үшін тек сигнал потенциалының мәні пайдаланылады, ал оның толық импульстерді тұжырымдайтын тамшылары есепке алынбайды.

Импульстік кодтар- екілік мәліметтерді не белгілі бір полярлық импульстермен, не импульстің бір бөлігімен - белгілі бір бағыттағы потенциалдық құлдырау арқылы көрсетеді.

Сандық кодтау әдісіне қойылатын талаптар:

Бірдей разрядтық жылдамдықта ол нәтиже сигналының спектрінің ең кіші еніне ие болды (сигналдың тар спектрі бір жолда жоғары деректер жылдамдығына қол жеткізуге мүмкіндік береді, сонымен қатар тұрақты құрамдас бөліктің болмауы талабы бар. , яғни қатысу тұрақты токтаратқыш пен қабылдағыш арасында)

Таратқыш пен қабылдағыш арасында синхрондау қамтамасыз етілген (қабылдағыш қай уақытта оқу керектігін білуі керек қажетті ақпаратсызықтан дейін жергілікті жүйелер- хронометраждық сызықтар, желілерде - сигналдары таратқыш үшін келесі бит уақыттың қай нүктесінде танылуы керектігі туралы нұсқаулар беретін өздігінен синхрондалатын кодтар);

Қателерді тани білу қабілеті болды;

Іске асырудың төмен құны бар.

Нөлге қайтарусыз ықтимал код. NRZ (Нөлге қайтарылмау). Сигнал цикл ішінде нөлге оралмайды.

Оны жүзеге асыру оңай, екі күрт әр түрлі сигналдар есебінен қателерді жақсы анықтау мүмкіндігі бар, бірақ синхрондау қасиеті жоқ. Нөлдердің немесе бірліктердің ұзын тізбегін беру кезінде желідегі сигнал өзгермейді, сондықтан қабылдағыш деректерді қашан қайта оқу керектігін анықтай алмайды. Тағы бір кемшілік - бірліктер мен нөлдердің ұзын тізбегін беру кезінде нөлге жақындайтын төмен жиілікті компоненттің болуы. Оның таза түрінде код сирек қолданылады, модификациялар қолданылады. Тартымдылық – ф0 = N /2 іргелі гармониканың төмен жиілігі.

Альтернативті инверсиямен биполярлық кодтау әдісі. (Bipolyar Alternate Mark Inversion, AMI), NRZ әдісінің модификациясы.

Нөлдік потенциал нөлді кодтау үшін пайдаланылады, логикалық бірлік оң потенциалмен немесе теріспен кодталады, ал әрбір келесі бірліктің потенциалы алдыңғысының потенциалына қарама-қарсы. Тұрақты компоненттің проблемаларын және өзін-өзі синхрондаудың жоқтығын ішінара жояды. Бірлердің ұзын тізбегін жіберген жағдайда, NRZ кодымен бірдей спектрі бар әртүрлі полярлық импульстар тізбегі ауыспалы импульстар тізбегін, яғни тұрақты құрамдас және іргелі гармоникалық N/2 жоқ. Жалпы алғанда, AMI қолдану NRZ қарағанда тар спектрге әкеледі, демек, жоғарырақ өткізу қабілетісызықтар. Мысалы, ауыспалы нөлдер мен бірліктерді беру кезінде f0 негізгі гармоникасы N/4 жиілігіне ие болады. Қате берілістерді тануға болады, бірақ сенімді қабылдауды қамтамасыз ету үшін қуатты шамамен 3 дБ арттыру қажет, өйткені шынайы сигнал деңгейлері пайдаланылады.

Бірліктегі инверсиясы бар потенциалдық код. (Төңкерілгендермен нөлге қайтарылмайтын, NRZI) AMI тәрізді код, бірақ екі сигнал деңгейі бар. Нөлді жібергенде, алдыңғы циклдің потенциалы беріледі, ал біреуін бергенде, потенциал керісінше болады. Код үшінші деңгейді пайдалану қажет емес жағдайларда ыңғайлы (оптикалық кабель).

AMI, NRZI жақсарту үшін екі әдіс қолданылады. Біріншісі - кодқа артық бірліктерді қосу. Өзін-өзі синхрондау қасиеті пайда болады, тұрақты компонент жойылады және спектр тарылады, бірақ пайдалы өткізу қабілеті төмендейді.

Тағы бір әдіс - бастапқы ақпаратты сызықта бір мен нөлдің пайда болу ықтималдығы жақын болатындай етіп «араластыру». Екі әдіс те логикалық кодтау болып табылады, өйткені олар желідегі сигналдардың пішінін анықтамайды.

Биполярлық импульстік код. Бір полярлық импульспен, ал нөл басқа полярлықпен берілген. Әрбір импульс жарты циклге созылады.

Кодта тамаша уақытты анықтау қасиеттері бар, бірақ нөлдердің немесе бірліктердің ұзақ тізбегін беру кезінде тұрақты ток құрамдас бөлігі болуы мүмкін. Спектр әлеуетті кодтарға қарағанда кеңірек.

Манчестер коды. Ең көп қолданылатын код Ethernet желілері, Токен сақинасы.

Әрбір шара екі бөлікке бөлінеді. Ақпарат циклдің ортасында болатын ықтимал төмендеулер арқылы кодталады. Бірлік төменнен жоғарыға өту арқылы кодталады, ал нөл кері жиекпен кодталады. Әрбір циклдің басында бірнеше 1 немесе 0 қатарда көрсетілуі қажет болса, үстіңгі сигнал жиегі пайда болуы мүмкін. Код тамаша өзін-өзі синхрондау қасиеттеріне ие. Өткізу жолағы биполярлық импульске қарағанда тар, тұрақты компонент жоқ, ал іргелі гармоника ең нашар жағдайда N жиілігіне, ал жақсы жағдайда N / 2 жиілігіне ие.

Потенциалды коды 2B1Q. Әрбір екі бит бір циклде төрт күйлі сигнал арқылы беріледі. 00 - -2,5 В, 01 - -0,833 В, 11 - +0,833 В, 10 - +2,5 В. Бірдей бит жұптарының ұзын тізбегімен жұмыс істеу үшін қосымша құралдар қажет. Кездейсоқ биттік интерпритация кезінде спектр NRZ спектрінен екі есе тар, өйткені бірдей бит жылдамдығында цикл уақыты екі есе артады, яғни AMI, NRZI пайдаланудан гөрі деректерді бір жолда екі есе жылдам тасымалдауға болады, бірақ үлкен таратқыш қуаты қажет.

Логикалық кодтау

AMI, NRZI, 2B1Q сияқты әлеуетті кодтарды жақсартуға арналған, олармен қиылысатын тұрақты әлеуетке әкелетін биттердің ұзын тізбегін ауыстырады. Екі әдіс қолданылады – артық кодтау және шифрлеу.

Артық кодтарбиттердің бастапқы тізбегін бөліктерге бөлуге негізделген, олар жиі таңбалар деп аталады, содан кейін әрбір бастапқы таңба жаңасымен ауыстырылады. үлкен мөлшертүпнұсқадан сәл.

4B/5B коды 4 разрядты реттіліктерді 5 биттік тізбектермен ауыстырады. Содан кейін 16 разрядты комбинацияның орнына 32-сі алынады.Олардың ішінде құрамында жоқ 16-сы таңдалады. үлкен саннөлдер, қалғандары тыйым салынған кодтар болып саналады (кодты бұзу). Тұрақты токты алып тастау және кодты өздігінен синхрондаумен қатар, артық кодтар ресиверге бүлінген биттерді тануға мүмкіндік береді. Егер қабылдағыш тыйым салынған кодтарды алса, онда сигнал желіде бұрмаланған.

Бұл код нөлдердің ұзын тізбегіне ғана сезімтал ықтимал кодтау әдістерінің бірін пайдаланып физикалық кодтауды пайдаланып желі арқылы беріледі. Код жолда үш нөлден артық болмайтынына кепілдік береді. 8V/6T сияқты басқа кодтар бар.

Көрсетілген өткізу қабілеттілігін қамтамасыз ету үшін таратқыш жоғарылатылған тактілік жиілікте жұмыс істеуі керек (100 Мб/с – 125 МГц үшін). Сигналдың спектрі түпнұсқамен салыстырғанда кеңейеді, бірақ Манчестер кодының спектрінен тар болып қалады.

Scrambling – деректерді желіден тасымалдау алдында скрамблермен араластыру.

Шифрлеу әдістері бастапқы кодтың биттері мен алдыңғы циклдарда алынған нәтиже кодының биттері негізінде алынған кодты биттік есептеуден тұрады. Мысалы,

B i \u003d A i xor B i -3 xor B i -5,

Мұндағы B i – скрамблердің i-ші циклінде алынған нәтиже кодының екілік цифры, A i – скрамблердің кірісінде i-ші циклге келетін бастапқы кодтың екілік цифры, B i - 3 және B i -5 алдыңғы жұмыс циклдерінде алынған нәтиже кодының екілік сандары.

110110000001 тізбегі үшін скрамблер 110001101111 береді, яғни қатарынан алты нөл тізбегі болмайды.

Алынған тізбекті алғаннан кейін ресивер оны дескрамблерге береді, ол қолданылады кері түрлендіру

C i \u003d B i xor B i-3 xor B i-5,

Әртүрлі шифрлау жүйелері терминдер саны мен олардың арасындағы жылжуымен ерекшеленеді.

Тағы да бар қарапайым әдістернөлдердің немесе бірлердің тізбегімен күресу, олар сонымен қатар шифрлеу әдістері деп аталады.

Биполярлық AMI жақсарту үшін қолданылады:

B8ZS (8-нөлді алмастыратын биполярлық) - тек 8 нөлден тұратын тізбектерді түзетеді.

Ол үшін алғашқы үш нөлден кейін қалған бестің орнына V-1 * -0-V-1 * бес сигналын енгізеді, мұнда V берілген полярлық цикл үшін тыйым салынған бір сигналды, яғни сигналды білдіреді. бұл алдыңғысының полярлығын өзгертпейді, 1 * - дұрыс полярлық бірлігінің сигналы, ал жұлдызша белгісі бұл циклде бастапқы кодта бірлік емес, нөл болғанын білдіреді. Нәтижесінде ресивер 8 циклде 2 бұрмалануды көреді - бұл желідегі шудың салдарынан болғаны екіталай. Сондықтан қабылдағыш мұндай бұзушылықтарды 8 реттік нөлді кодтау сияқты қарастырады. Бұл кодта екілік цифрлардың кез келген тізбегі үшін тұрақты компонент нөлге тең.

HDB3 коды бастапқы реттіліктегі кез келген төрт дәйекті нөлді түзетеді. Әрбір төрт нөл бір V сигналы бар төрт сигналмен ауыстырылады.Тұрақты тоқ компонентін басу үшін V сигналының полярлығы кезекті өзгерістермен кері ауыстырылады. Сонымен қатар, ауыстыру үшін төрт циклды кодтардың екі үлгісі пайдаланылады. Егер ауыстыру алдында көзібірліктердің тақ саны болса, онда 000В тізбегі пайдаланылады, ал бірлік саны жұп болса, 1*00В тізбегі қолданылады.

Жақсартылған кандидат кодтары жіберілетін деректерде орын алатын нөлдердің және бірлердің кез келген тізбегі үшін жеткілікті тар өткізу қабілеттілігіне ие.

Тақырып 2. Физикалық қабат

Жоспар

Мәліметтерді тасымалдаудың теориялық негіздері

Ақпаратты кернеу немесе ток сияқты кейбір физикалық шаманы өзгерту арқылы сымдар арқылы беруге болады. Кернеу немесе ток мәнін уақыттың бір мәнді функциясы ретінде көрсету арқылы сигналдың әрекетін модельдеуге және оны математикалық талдауға беруге болады.

Фурье қатары

19 ғасырдың басында француз математигі Жан Батист Фурье кез келген периодтық функцияТ периодымен синустар мен косинустардың қосындыларынан тұратын қатарға (мүмкін шексіз) кеңейтуге болады:
(2.1)
мұндағы негізгі жиілік (гармоникалық) және n-ші гармоникалық синустар мен косинустардың амплитудалары, ал с тұрақты шама. Мұндай кеңею Фурье қатары деп аталады. Фурье қатарында кеңейтілген функцияны осы қатардың элементтері арқылы қалпына келтіруге болады, яғни, егер Т периоды және гармоника амплитудалары белгілі болса, онда бастапқы функцияны қатардың қосындысын пайдаланып қалпына келтіруге болады (2.1).
Ақырғы ұзақтығы бар ақпараттық сигналды (барлық ақпараттық сигналдардың ұзақтығы шектеулі) Фурье қатарына кеңейтуге болады, егер біз бүкіл сигнал шексіз қайта-қайта қайталанады деп елестетсек (яғни, T-ден 2T-ге дейінгі аралық толығымен қайталанады). 0-ден T дейінгі интервал және т.б.).
Кез келген берілген функция үшін амплитудаларды есептеуге болады. Ол үшін (2.1) теңдеудің сол және оң жақтарын көбейтіп, содан кейін 0-ден T-ге дейін интегралдау керек. Өйткені:
(2.2)
серияның бір мүшесі ғана қалды. Сызық толығымен жоғалады. Сол сияқты (2.1) теңдеуді 0-ден T-ге дейін көбейту және уақыт бойынша интегралдау арқылы мәндерді есептеуге болады. Теңдеудің екі бөлігін де оны өзгертпей интегралдасақ, тұрақтының мәнін алуға болады бірге. Бұл әрекеттердің нәтижесі келесідей болады:
(2.3.)

Басқарылатын сақтау құралдары

Желінің физикалық деңгейінің мақсаты шикі биттік ағынды бір машинадан екіншісіне тасымалдау болып табылады. Тасымалдау үшін әртүрлі физикалық орталар, сондай-ақ сигнал тарату ортасы деп те аталады. Олардың әрқайсысында өткізу қабілетінің, кідірістердің, бағалардың, орнату мен пайдаланудың қарапайымдылығының тән жиынтығы бар. Тасымалдаушыларды екі топқа бөлуге болады: мыс сым және талшықты-оптикалық кабель сияқты басқарылатын медиа және кабельсіз радио және лазер сәулесінің берілістері сияқты басқарылмайтын медиа.

Магниттік орта

Ең бірі қарапайым тәсілдердеректерді бір компьютерден екінші компьютерге тасымалдау - оны магниттік таспаға немесе басқа алынбалы тасымалдағышқа (мысалы, қайта жазылатын DVD дискіге) жазыңыз, бұл таспалар мен дискілерді тағайындалған жерге физикалық түрде тасымалдаңыз және оларды сол жерде оқыңыз.
Жоғары өткізу қабілеті. Стандартты Ultrium таспа картриджі 200 ГБ сыйымдылығы бар. Бұл кассеталардың 1000-ға жуығы 60x60x60 қорапқа орналастырылған, бұл жалпы сыйымдылығы 1600 Тбит (1,6 Pbit) береді. Бір қорап кассета АҚШ ішінде 24 сағат ішінде Federal Express немесе басқа компания арқылы жөнелтілуі мүмкін. Бұл жіберу үшін тиімді өткізу қабілеттілігі 1600 Тбит/с/86400 с немесе 19 Гбит/с құрайды. Егер межелі орын бір сағаттық жерде болса, өткізу қабілеті 400 Гбит/с-тан асады. Бірде-бір компьютерлік желі әлі мұндай көрсеткіштерге жақындай алмайды.
Табыстылық. Кассетаның көтерме бағасы шамамен 40 долларды құрайды. Бір қорап лента 4000 доллар тұрады, бір лентаны ондаған рет қолдануға болады. Жеткізу үшін $1000 қосамыз (шын мәнінде, әлдеқайда аз) және 200 ТБ тасымалдау үшін шамамен $5000 немесе гигабайт үшін 3 цент аламыз.
Кемшіліктер. Магниттік таспаларды пайдаланып деректерді беру жылдамдығы өте жақсы болғанымен, мұндай тасымалдаудағы кідіріс мөлшері өте үлкен. Тасымалдау уақыты миллисекундтармен емес, минуттармен немесе сағаттармен өлшенеді. Көптеген қолданбалар қашықтағы жүйеден дереу жауап беруді қажет етеді (қосылған режимде).

бұралған жұп

Бұралған жұп әдеттегі диаметрі 1 мм болатын екі оқшауланған мыс сымнан тұрады. Сымдар спираль түрінде бір-бірін айналдырады. Бұл бірнеше көршілес электромагниттік әсерлесуді азайтуға мүмкіндік береді бұралған жұп.
Қолдану – телефон желісі, компьютерлік желі. Ол сигналды қуатты әлсіретпей, бірнеше шақырым қашықтыққа жібере алады. Ұзақ қашықтыққа қайталағыштар қажет. Кабельге біріктірілген қорғаныс жабыны. Сигналдың қабаттасуына жол бермеу үшін кабельде жұп сым бұралған. Оларды аналогтық және цифрлық деректерді беру үшін пайдалануға болады. Өткізу қабілеті сымның диаметрі мен ұзындығына байланысты, бірақ көп жағдайда секундына бірнеше мегабитке бірнеше километр қашықтықта қол жеткізуге болады. Өте жоғары өткізу қабілеттілігі мен төмен құнына байланысты, бұралған жұп кабельдер кеңінен қолданылады және болашақта танымал болуы мүмкін.
Бұрылған жұп кабельдер бірнеше формада болады, олардың екеуі компьютерлік желі саласында ерекше маңызды. 3 санаттағы бұралған жұп (CAT 3) бір-біріне бұралған екі оқшауланған сымнан тұрады. Мұндай төрт жұп әдетте пластикалық қабықшаға біріктіріледі.
5-санаттағы бұралған жұп (CAT 5) 3-санаттағы бұралған жұпқа ұқсас, бірақ сым ұзындығының сантиметріне көбірек бұрылыстар бар. Бұл әртүрлі арналар арасындағы кедергілерді одан әрі азайтуға және ұзақ қашықтықта сигнал беру сапасын жақсартуға мүмкіндік береді (Cурет 1).

Күріш. 1. UTP санаты 3 (а), UTP 5 (b) санаты.
Бұл қосылымдардың барлық түрлері жиі UTP деп аталады ( unpropered twisted pair - unscreened twisted pair )
IBM-ден қорғалған бұралған жұп кабельдер IBM-тен тыс танымал бола алмады.

Коаксиалды кабель

Мәліметтерді тасымалдаудың тағы бір кең таралған құралы коаксиалды кабель болып табылады. Ол бұралған жұпқа қарағанда жақсы қорғалған, сондықтан ол деректерді ұзақ қашықтыққа жоғары жылдамдықпен тасымалдай алады. Кабельдердің екі түрі кеңінен қолданылады. Олардың бірі, 50-ом, әдетте тек қана цифрлық деректерді беру үшін қолданылады. Кабельдің басқа түрі, 75 Ом, жиі аналогтық ақпаратты беру үшін, сондай-ақ кабельдік теледидарда қолданылады.
Кабельдің секциялық көрінісі 2-суретте көрсетілген.

Күріш. 2. Коаксиалды кабель.
Коаксиалды кабельдің дизайны мен экрандаудың арнайы түрі жоғары өткізу қабілеттілігін және тамаша шу иммунитетін қамтамасыз етеді. Максималды өткізу қабілеті желінің сапасына, ұзындығына және сигнал-шу қатынасына байланысты. Қазіргі кабельдердің өткізу қабілеті шамамен 1 ГГц.
Қолдану – телефон жүйелері (магниттік желі), кабельдік теледидар, аймақтық желілер.

талшықты оптика

Ағымдағы талшықты-оптикалық технология 50 000 Гб/с (50 Тб/с) дейінгі деректер жылдамдығына жете алады және көптеген адамдар жақсырақ материалдарды іздейді. Бүгінгі практикалық 10 Гбит/с шегі электр сигналдарын оптикалық сигналдарға және керісінше жылдамырақ түрлендіру мүмкін еместігіне байланысты, дегенмен бір талшықтағы 100 Гбит/с-қа зертханалық жағдайларда қол жеткізілді.
Оптикалық талшықты деректерді беру жүйесі үш негізгі компоненттен тұрады: жарық көзі, жарық сигналы таралатын тасымалдаушы және сигнал қабылдағыш немесе детектор. Жеңіл импульс бір, ал импульстің жоқтығы нөл ретінде қабылданады. Жарық өте жұқа шыны талшықта таралады. Оған жарық түскенде детектор электрлік импульс тудырады. Оптикалық талшықтың бір ұшына жарық көзін, ал екіншісіне детекторды қосу арқылы мәліметтерді бір бағытты тасымалдау жүйесі алынады.
Жарық сигналын беру кезінде 2 ортадан өту кезінде жарықтың шағылысу және сыну қасиеті қолданылады. Осылайша, жарық тасушы шекарасына белгілі бір бұрышпен берілгенде, жарық сәулесі толығымен шағылысып, талшықта бекітіледі (3-сурет).

Күріш. 3. Жарықтың сыну қасиеті.
Талшықты-оптикалық кабельдің 2 түрі бар: көп режимді - жарық сәулесін өткізеді, бір режимді - бірнеше толқын ұзындығының шегіне дейін жіңішке, толқын өткізгіш сияқты дерлік әрекет етеді, жарық шағылыспай түзу сызықпен қозғалады. Бүгінгі бір режимді талшықты байланыстар 100 км-ге дейінгі қашықтықта 50 Гбит/с жылдамдықпен жұмыс істей алады.
Байланыс жүйелерінде толқын ұзындығының үш диапазоны қолданылады: сәйкесінше 0,85, 1,30 және 1,55 мкм.
Талшықты-оптикалық кабельдің құрылымы коаксиалды сымға ұқсас. Жалғыз айырмашылығы, біріншісінде скрининг торы жоқ.
Талшықты-оптикалық ядроның ортасында жарық таралатын шыны өзек орналасқан. Мультимоделді талшықтың өзегі диаметрі 50 мкм, бұл адам шашының қалыңдығына тең. Бір режимді талшықтағы ядроның диаметрі 8-ден 10 мкм-ге дейін. Өзегі өзекке қарағанда сыну көрсеткіші төмен шыны қабатымен жабылған. Ол жарықтың ядродан шығып кетуіне сенімдірек жол бермеу үшін жасалған. Сыртқы қабат - бұл әйнекті қорғайтын пластикалық қабық. Талшықты-оптикалық өзектер әдетте сыртқы қабықпен қорғалған байламдарға топтастырылған. 4-суретте үш ядролы кабель көрсетілген.

Күріш. 4. Үш ядролы талшықты-оптикалық кабель.
Үзіліс болған жағдайда кабель сегменттерін қосу үш жолмен жүзеге асырылуы мүмкін:

Кабельдің соңына арнайы қосқышты бекітуге болады, оның көмегімен кабель оптикалық розеткаға салынады. Шығын жарық қарқындылығының 10-20% құрайды, бірақ бұл жүйе конфигурациясын өзгертуді жеңілдетеді.

Қосылу - кабельдің екі ұқыпты кесілген шеті бір-бірінің қасына салынып, арнайы жеңмен қысылады. Жақсартылған жарық беру кабельдің ұштарын туралау арқылы жүзеге асырылады. Жоғалту - жарық қуатының 10%.

Біріктіру. Іс жүзінде шығын жоқ.

Талшықты-оптикалық кабель арқылы сигналды беру үшін жарық көзінің екі түрін пайдалануға болады: жарық диодтары (LED, жарық шығаратын диод) және жартылай өткізгіш лазерлер. Олардың салыстырмалы сипаттамалары 1-кестеде келтірілген.

1-кесте.
Жарықдиодты және жартылай өткізгіш лазерді қолдануды салыстыру кестесі
Оптикалық кабельдің қабылдағыш ұшы оған жарық түскенде электр импульсін тудыратын фотодиод болып табылады.

Талшықты-оптикалық кабель мен мыс сымның салыстырмалы сипаттамасы.

Оптикалық талшықтардың бірнеше артықшылығы бар:

Жоғары жылдамдық.

Сигналдың әлсіреуі аз, қайталағыштардың шығысы аз (50 км-ге бір, 5 емес)

Сыртқы әсерге инертті электромагниттік сәулелену, химиялық бейтарап.

Салмағы жеңіл. Ұзындығы 1 км 1000 мыс бұралған жұптың салмағы шамамен 8000 кг. Талшықты-оптикалық кабельдердің жұбының салмағы 100 кг, өткізу қабілеттілігі жоғары

Төмен төсеу шығындары

Кемшіліктері:

Орнатудағы қиындық пен құзыреттілік.

симплекс режимінде беру, желілер арасында кемінде 2 сым қажет.

Сымсыз байланыс

электромагниттік спектр

Электрондардың қозғалысы кеңістікте (тіпті вакуумда) тарала алатын электромагниттік толқындарды тудырады. Секундына электромагниттік тербелістердің тербеліс саны жиілік деп аталады және герцпен өлшенеді. Екі дәйекті биіктік (немесе төменгі) арасындағы қашықтық толқын ұзындығы деп аталады. Бұл мән дәстүрлі түрде грек әрпімен (лямбда) белгіленеді.
Егер кірсе электр тізбегісәйкес өлшемдегі антеннаны қосыңыз, содан кейін электромагниттік толқындарды белгілі бір қашықтықта қабылдағыш сәтті қабылдай алады. Барлық сымсыз байланыс жүйелері осы принципке негізделген.
Вакуумда барлық электромагниттік толқындар жиілігіне қарамастан бірдей жылдамдықпен таралады. Бұл жылдамдық жарық жылдамдығы деп аталады, - 3*108 м/с. Мыс немесе шыныда жарық жылдамдығы осы мәннің шамамен 2/3 бөлігін құрайды және ол жиілікке де аздап байланысты.
Шамалардың қатынасы және:

Егер жиілік () МГц-пен, ал толқын ұзындығы () метрмен өлшенсе, онда.
Барлық электромагниттік толқындардың жиынтығы электромагниттік сәулеленудің үздіксіз спектрін құрайды (5-сурет). Радио, микротолқынды пеш, инфрақызыл және көрінетін жарық толқындардың амплитудасы, жиілігі немесе фазалық модуляциясы арқылы ақпаратты беру үшін пайдаланылуы мүмкін. Ультракүлгін, рентген және гамма-сәулелері жоғары жиіліктеріне байланысты бұдан да жақсырақ болар еді, бірақ оларды генерациялау және модуляциялау қиын, ғимараттардан жақсы өтпейді, сонымен қатар, олар барлық тіршілік иелері үшін қауіпті. Диапазондардың ресми атауы 6-кестеде келтірілген.

Күріш. 5. Электромагниттік спектр және оның байланыста қолданылуы.
2-кесте.
ITU тобының ресми атаулары
Электромагниттік толқын тасымалдай алатын ақпарат мөлшері арнаның жиілік диапазонына байланысты. Заманауи технологиялар әр герцке бірнеше биттерді кодтауға мүмкіндік береді төмен жиіліктер. Белгілі бір жағдайларда бұл сан жоғары жиілікте сегіз есе артуы мүмкін.
Толқын ұзындығы диапазонының енін біле отырып, сәйкес жиілік диапазоны мен деректер жылдамдығын есептеуге болады.

Мысалы: 1,3 микрон талшықты-оптикалық кабель диапазоны үшін. Содан кейін 8 бит/с жылдамдықта сіз 240 Тбит/с тасымалдау жылдамдығын ала аласыз.

Радиобайланыс

Радиотолқындар оңай генерацияланады, ұзақ қашықтыққа жүреді, қабырғалардан өтеді, ғимараттарды айналып өтеді, барлық бағытта таралады. Радиотолқындардың қасиеттері жиілікке байланысты (6-сурет). Төмен жиілікте жұмыс істегенде, радиотолқындар кедергілерден жақсы өтеді, бірақ таратқыштан алыстаған сайын ауадағы сигнал күші күрт төмендейді. Қуат пен көзден қашықтығының қатынасы шамамен келесідей өрнектеледі: 1/r2. Жоғары жиіліктерде радиотолқындар әдетте тек түзу сызықта таралады және кедергілерден секіреді. Сонымен қатар, олар, мысалы, жаңбырмен сіңеді. Кез келген жиіліктегі радиосигналдар ұшқынды щеткалы қозғалтқыштар мен басқа электр жабдықтарының кедергілеріне ұшырайды.

Күріш. 6. VLF, LF, MF жолақтарының толқындары жер бетінің кедір-бұдырын айналып өтеді (а), ЖЖ және УЖЖ жолақтарының толқындары ионосферадан шағылысып, жермен жұтылады (б).

Микротолқынды диапазондағы байланыс

100 МГц-тен жоғары жиіліктерде радиотолқындар дерлік түзу сызықта таралады, сондықтан оларды тар сәулелерге бағыттауға болады. Параболалық антеннаны қолданатын тар сәуле түріндегі энергияның концентрациясы (белгілі спутниктік теледидар антеннасы сияқты) сигнал-шуыл қатынасының жақсаруына әкеледі, алайда мұндай қосылу үшін жіберуші және қабылдаушы антенналар бір-біріне дәл бағытталған болуы керек.
Төмен жиіліктегі радиотолқындардан айырмашылығы, микротолқындар ғимараттар арқылы жақсы өтпейді. Микротолқынды радионың қалааралық телефонияда, ұялы телефондарда, теледидарлық хабарларды таратуда және басқа салаларда кеңінен қолданыла бастағаны соншалық, спектрдің қатты жетіспеушілігі болды.
Бұл қосылымның оптикалық талшыққа қарағанда бірқатар артықшылықтары бар. Ең бастысы, кабель тартудың қажеті жоқ, сәйкесінше, сигнал жолының бойындағы жерді жалға алу үшін төлем жасаудың қажеті жоқ. Әр 50 шақырым сайын шағын жер телімдерін сатып алып, оларға эстафеталық тіректерді орнату жеткілікті.

Инфрақызыл және миллиметрлік толқындар

Кабельді қолданбай инфрақызыл және миллиметрлік сәулелену қысқа қашықтықтағы байланыс үшін кеңінен қолданылады (мысалы, қашықтан басқару құралдары). Олар салыстырмалы түрде бағытталған, арзан және оңай орнатылады, бірақ қатты заттар арқылы өтпейді.
Инфрақызыл диапазондағы байланыс үстелдік есептеу жүйелерінде (мысалы, ноутбуктерді принтерлермен қосу үшін) қолданылады, бірақ әлі де телекоммуникацияда маңызды рөл атқармайды.

Байланыс спутниктері

Жерсеріктердің E түрлері қолданылады: геостационарлық (ГЕО), орташа биіктік (МЭО) және төмен орбиталық (LEO) (7-сурет).

Күріш. 7. Байланыс спутниктері және олардың қасиеттері: орбитаның биіктігі, кідірісі, жер шарының бүкіл бетін қамту үшін қажетті серіктердің саны.

Қоғамдық коммутациялық телефон желісі

Телефон жүйесінің құрылымы

Орташа қашықтықтағы типтік телефон байланысы маршрутының құрылымы 8-суретте көрсетілген.

Күріш. 8. Абоненттер арасындағы орташа қашықтығы бар типтік байланыс маршруты.

Жергілікті желілер: модемдер, ADSL, сымсыз

Компьютер цифрлық сигналмен жұмыс істейтіндіктен, ал жергілікті телефон желісі аналогты сигналды беру болғандықтан, модем құрылғысы цифрды аналогтыға және керісінше түрлендіру үшін қолданылады, ал процестің өзі модуляция/демодуляция деп аталады (9-сурет). .

Күріш. 9. Цифрлық сигналды беру кезінде телефон желісін пайдалану.
Модуляцияның 3 әдісі бар (10-сурет):

амплитудалық модуляция - 2 түрлі сигнал амплитудасы қолданылады (0 және 1 үшін),

жиілік - бірнеше әртүрлі сигнал жиіліктері пайдаланылады (0 және 1 үшін),

фазалық - фазалық ығысулар логикалық бірліктердің (0 және 1) арасындағы ауысу кезінде қолданылады. Ығысу бұрыштары - 45, 135, 225, 180.

Практикада аралас модуляция жүйелері қолданылады.

Күріш. 10. Екілік сигнал (а); амплитудалық модуляция (b); жиілікті модуляция (c); фазалық модуляция.
Барлық заманауи модемдер деректерді екі бағытта тасымалдауға мүмкіндік береді, бұл жұмыс режимі дуплекс деп аталады. Сериялық жіберу мүмкіндігі бар қосылым жартылай дуплекс деп аталады. Беріліс тек бір бағытта болатын байланыс симплекс деп аталады.
Қазіргі уақытта қол жеткізуге болатын модемнің максималды жылдамдығы - 56 Кбит/с. V.90 стандарты.

Цифрлық абоненттік желілер. xDSL технологиясы.

Модемдер арқылы жылдамдық шегіне жеткеннен кейін телефон компаниялары бұл жағдайдан шығудың жолын іздей бастады. Осылайша, xDSL жалпы атауымен көптеген ұсыныстар пайда болды. xDSL (Digital Subscribe Line) – цифрлық абоненттік желі, оның орнына xбасқа әріптер болуы мүмкін. Бұл ұсыныстардың ең танымал технологиясы ADSL (Asymmetric DSL) болып табылады.
Модемдердің жылдамдықты шектеуінің себебі, олар деректерді беру үшін адам сөзін тарату диапазонын - 300 Гц-тен 3400 Гц-ке дейін пайдаланды. Шектік жиіліктермен бірге өткізу қабілеттілігі 3100 Гц емес, 4000 Гц болды.
Жергілікті телефон желісінің спектрі 1,1 Гц болғанымен.
ADSL технологиясының бірінші ұсынысы жергілікті телефон желісінің барлық спектрін қолданды, ол 3 диапазонға бөлінеді:

POTS – кәдімгі телефон желісінің диапазоны;

шығыс диапазоны;

кіріс ауқымы.

Әртүрлі мақсатта қолданылатын технология әртүрлі жиіліктер, жиілікті бөлу немесе жиілікті мультиплексирлеу деп аталады.
Дискретті мультитонды модуляция деп аталатын балама әдіс DMT (Discrete MultiTone) ені 1,1 МГц жергілікті желінің барлық спектрін әрқайсысы 4312,5 Гц 256 тәуелсіз арнаға бөлуден тұрады. 0 арна POTS болып табылады. Дауыстық сигнал ақпараттық сигналға кедергі жасамауы үшін 1-5 арналар пайдаланылмайды. Қалған 250 арнаның біреуі провайдерге, біреуі пайдаланушыға қарай жіберуді басқарумен айналысады, ал қалғандарының барлығы пайдаланушы деректерін жіберу үшін қол жетімді (Cурет 11).

Күріш. 11. Дискретті мультитонды модуляцияны қолдану арқылы ADSL жұмысы.
ADSL стандарты 8 Мб/с дейін қабылдауға және 1 Мб/с дейін жіберуге мүмкіндік береді. ADSL2+ - шығыс 24 Мб/с дейін, кіріс 1,4 Мб/с дейін.
Әдеттегі ADSL жабдық конфигурациясы мыналарды қамтиды:

DSLAM – DSL қол жеткізу мультиплексоры;

NID – телефон компаниясы мен абоненттің меншік құқығын бөлетін желілік интерфейс құрылғысы.

Бөлгіш (бөлгіш) – POTS жолағы мен ADSL деректерін бөлетін жиілік бөлгіш.

Күріш. 12. ADSL жабдығының типтік конфигурациясы.

Сызықтар мен пломбалар

Телефон жүйесінде ресурстарды үнемдеу маңызды рөл атқарады. Өтімділігі жоғары магистральді және сапасыз желіні төсеу және күтіп ұстау құны бірдей дерлік (яғни, бұл шығынның негізгі бөлігі мыс немесе талшықты-оптикалық кабельдің өзіне емес, траншеяларды қазуға жұмсалады).
Осы себептен телефон компанияларыбір физикалық кабель арқылы бірнеше сөйлесулерді берудің бірнеше схемаларын бірлесіп әзірледі. Мультиплекстеу схемаларын (сығымдау) екі негізгі категорияға бөлуге болады FDM (Frequency Division Multiplexing - жиілікті бөлу мультиплексирлеу) және TDM (Time Division Multiplexing - уақытты бөлу мультиплексирлеу) (Cурет 13).
Жиілік мультиплексирлеу кезінде жиілік спектрі логикалық арналар арасында бөлінеді және әрбір пайдаланушы өзінің ішкі жолағына эксклюзивті меншік құқығын алады. Уақытты бөлу мультиплексирлеуінде пайдаланушылар бір арнаны пайдаланып кезекпен (циклдік) әрекет етеді және әрқайсысына қысқа уақыт аралығында арнаның толық сыйымдылығы беріледі.
Талшықты-оптикалық арналар жиілікті мультиплекстеудің арнайы нұсқасын пайдаланады. Оны спектрлік бөлу мультиплексирлеу (WDM, Wavelength-Division Multiplexing) деп атайды.

Күріш. 13. Жиілік мультиплексирлеуінің мысалы: 1 сигналдың бастапқы спектрлері (а), жиілік ығысқан спектрлер (b), мультиплексирленген арна (c).

Ауыстыру

Орташа телефон инженерінің көзқарасы бойынша телефон жүйесі екі бөліктен тұрады: сыртқы жабдық (жергілікті телефон желілеріжәне магистральдар, ажыратқыштардың сыртында) және телефон станциясында орналасқан ішкі жабдық (коммутаторлар).
Кез келген байланыс желілері өз абоненттерін өзара ауыстырудың (байланыстың) қандай да бір тәсілін қолдайды. Өзара әрекеттесетін абоненттердің әрбір жұбын ұзақ уақыт бойы «меншікте» монополиялай алатын жеке ауыстырылмаған физикалық байланыс желісімен қамтамасыз ету іс жүзінде мүмкін емес. Сондықтан кез келген желіде желі абоненттері арасындағы бірнеше байланыс сеанстары үшін бір уақытта қолжетімді физикалық арналардың болуын қамтамасыз ететін абоненттік коммутацияның қандай да бір әдісі әрқашан қолданылады.
Телефон жүйелерінде екі түрлі әдіс қолданылады: тізбекті коммутациялау және пакеттік коммутация.

Тізбекті ауыстыру

Тізбекті коммутациялау түйіндер арасында деректерді тікелей жіберу үшін тізбекті қосылған жеке арна секцияларынан үздіксіз құрама физикалық арнаны қалыптастыруды білдіреді. Тізбекті коммутациялық желіде деректерді беру алдында әрқашан қосылымды орнату процедурасын орындау қажет, оның барысында композиттік арна жасалады (14-сурет).

Пакетті ауыстыру

Пакеттік коммутацияда желі пайдаланушысы жіберетін барлық хабарламалар бастапқы түйінде пакеттер деп аталатын салыстырмалы түрде шағын бөліктерге бөлінеді. Әрбір пакет пакетті тағайындалған хостқа жеткізу үшін қажетті мекенжай ақпаратын, сондай-ақ хабарды жинау үшін тағайындалған хост пайдаланатын пакет нөмірін көрсететін тақырыппен қамтамасыз етіледі. Пакеттер желіде тәуелсіз ақпараттық бірлік ретінде тасымалданады. Желілік коммутаторлар соңғы түйіндерден пакеттерді қабылдайды және адрестік ақпарат негізінде оларды бір-біріне, ең соңында тағайындалған түйінге жібереді (14-сурет).
және т.б.................

2 Физикалық деңгейдің функциялары Биттерді электрлік/оптикалық сигналдар арқылы көрсету Биттерді кодтау Биттерді синхрондау Физикалық байланыс арналары арқылы биттерді жіберу/қабылдау Физикалық ортамен үйлестіру Тасымалдау жылдамдығы Қашықтық Сигнал деңгейлері, қосқыштар Барлық желілік құрылғыларда Аппараттық қамтамасыз ету (желі адаптерлері) ) Мысалы: 10 BaseT - UTP кат.3, 100 Ом, 100м, 10Мбит/с, MII коды, RJ-45

5 Мәліметтерді тасымалдау жабдығы Түрлендіргіш Хабар – Эл. сигнал Кодер (сығымдау, түзету кодтары) Модулятор Делдалдық жабдық Байланыс сапасын жақсарту - (Күшейткіш) Құрама арна жасау - (Ауыспалы) Арналарды мультиплекстеу - (Мультиплексор) (LAN желісінде PA болмауы мүмкін)

6 Байланыс желілерінің негізгі сипаттамалары Өткізу жолағы (Протокол) Мәліметтерді беру сенімділігі (Протокол) Таралудың кешігуі Жиілік реакциясы (AFC) Өткізу қабілетін әлсірету Шуға төзімділік Желінің жақын жеріндегі тоғысуы Бірлік құны

9 Өсуі A - жиілік жауабына бір нүкте A= log 10 Pout/Pin Bel A=10 log 10 Pout/Pin дециБель (дБ) A=20 log 10 Uout/Uin дециБель (дБ) q 1-мысал: Pin = 10 мВт, Pout =5 мВт Өсу = 10 log 10 (5/10) = 10 log 10 0,5 = - 3 дБ q 2-мысал: UTP cat 5 Өшу >= -23,6 дБ F= 100МГц, L= 100M Әдетте негізгі үшін A көрсетіледі. сигнал жиілігі. \u003d -23,6 дБ F \u003d 100 МГц, L \u003d 100 М Әдетте сигналдың негізгі жиілігі үшін A көрсетіледі «>

11 Иммунитет Оптикалық талшықты желілер Кабельдік желілер Сымды әуе желілері Радиобайланыстар (Қорғау, бұрау) Сыртқы кедергілерге иммунитет Ішкі кедергілерге иммунитет Near-end айқаспалы сөйлесуді әлсірету (NEXT) Қиыр шеттегі айқас сөйлесуді әлсірету (FEXT) (FEXT - бір бағытта екі жұп)

12 Near End Cross Talk жоғалуы (КЕЛЕСІ) Көп жұпты кабельдер үшін NEXT = 10 log Pout/Pout dB NEXT = NEXT (L) UTP 5: NEXT

13 Деректерді жіберу сенімділігі Бит қатесінің жылдамдығы - BER Деректер битінің бұрмалану ықтималдығы Себептері: сыртқы және ішкі кедергі, тар өткізу қабілеті Күрес: шуға қарсы иммунитеттің жоғарылауы, кедергінің төмендеуі КЕЛЕСІ, өткізу қабілетінің жоғарылауы бұралған жұп BER ~ Талшықты-оптикалық кабель BER ~ Қосымша қорғаулар жоқ:: түзету кодтары, қайталанатын хаттамалар

16 Бұралған жұп (TP) фольга экраны өрілген сым экраны оқшауланған сым сыртқы қабық UTP экрандалмаған бұралған жұп санаты 1, UTP қабықшасы бар жұп санаты STP экрандалған бұралған жұптың түрлері 1 түрі…9 Әр жұптың өз қалқаны бар Әр жұптың өз қалқаны бар. , меншікті түсі Кедергіге қарсы иммунитет Құн төсеу күрделілігі

18 Талшықты оптика Екі ортаның арасындағы интерфейстегі сәуленің толық ішкі шағылысуы n1 > n2 - (сыну көрсеткіші) n1 n2 n2 - (сыну көрсеткіші) n1 n2"> n2 - (сыну көрсеткіші) n1 n2"> n2 - (сыну көрсеткіші) n1 n2" title="(!LANG:18 Fiber Optics Екі шекарадағы сәуленің толық ішкі шағылыуы. орта n1 > n2 - (сыну көрсеткіші) n1 n2"> title="18 Талшықты оптика Екі ортаның арасындағы интерфейстегі сәуленің толық ішкі шағылысуы n1 > n2 - (сыну көрсеткіші) n1 n2"> !}

22 Талшықты-оптикалық кабель Көп режимді Fiber MMF50/125, 62,5/125, жалғыз режим FiberSMF8/125, 9,5/125 D = 250 мкм 1 ГГц - 100 км BaseLH5000km - 1 Гбит/с (2005) MMSM

23 Оптикалық сигнал көздері Арна: көз - тасымалдаушы - қабылдағыш (детектор) Көздер LED (LED- жарық шығаратын диод) нм когерентсіз көз - MMF Жартылай өткізгіш лазерлік когеренттік көз - SMF - Қуат = f (t o) Детекторлар Фотодиодтар, түйреуіш диодтар, көшкін диодтары

25 Құрылымдық кабельдік жүйелер - SCS Structured Cabling System - SCS Алғашқы жергілікті желілер - әртүрлі кабельдер мен топологиялар Біріктіру кабельдік жүйе SCS - ашық LAN кабельдік инфрақұрылымы (ішкі жүйелер, компоненттер, интерфейстер) - желілік технологиядан тәуелсіздік - LAN кабельдері, теледидар, қауіпсіздік жүйелері және т.б. - белгілі бір желілік технологияға сілтемесіз әмбебап кабельдік - Конструктор

27 SCS стандарттары (негізгі) EIA/TIA-568A Коммерциялық ғимараттың телекоммуникация сымдары стандарты (АҚШ) CENELEC EN50173 Жалпы кабельдік схемалардың өнімділік талаптары (Еуропа) ISO/IEC IS Ақпараттық технологиялар - Тұтынушының үй-жайларының кабельдік желілеріне арналған жалпы кабельдік байланыс Әрбір ішкі жүйе үшін:. Топология Рұқсат етілген қашықтықтар (кабель ұзындығы) Пайдаланушы қосылым интерфейсі. Кабельдер және қосу жабдықтары. Өткізу қабілеті (өнімділік). Орнату тәжірибесі (Көлденең ішкі жүйе - UTP, жұлдыз, 100 м...)

28 Сымсыз байланыс Сымсыз таратудың артықшылықтары: Ыңғайлылық, қол жетпейтін аумақтар, ұтқырлық. жылдам орналастыру ... Кемшіліктері: кедергінің жоғары деңгейі ( арнайы құралдар: кодтар, модуляция ...), кейбір диапазондарды пайдаланудың күрделілігі Байланыс желісі: таратқыш - орта - қабылдағыш LAN сипаттамасы ~ F (Δf, fn);

34 2. Ұялы телефония Аумақты ұяшықтарға бөлу Жиіліктерді қайта пайдалану Төмен қуат (өлшемдері) Орталықта - базалық станцияЕуропа – Ұялы телефонға арналған жаһандық жүйе – GSM Wireless телефон байланысы 1. Төмен қуатты радиостанция – (түтік-база, 300м) DECT Digital European Cordless Telecommunication Rouming – бір негізгі желіден екіншісіне ауысу – негіз ұялы байланыс

35 Спутниктік байланысСпутниктік (шағылыстырғыш-күшейткіш) Трансиверлер – H~50 МГц транспондерлері (1 спутниктік ~ 20 транспондерлер) Жиілік диапазондары: C. Ku, Ka C - Төмен 3,7 - 4,2 ГГц Жоғары 5,925-6,425 ГГц Ku - Төмен 117- 12,2 ГГц жоғары 14,0-14,5 ГГц Ka - төмен 17,7-21,7 ГГц жоғары 27,5-30,5 ГГц

36 Спутниктік байланыс. Спутниктік типтер Спутниктік байланыс: микротолқындар - көру сызығы геостационарлық Үлкен қамту Стационарлық, аз тозу Follower спутнигі, хабар тарату, төмен баға, қашықтан тәуелсіз құны, Лездік қол алысу (миллион) Tc=300ms Төмен қауіпсіздік, Бастапқыда үлкен антенна (бірақ VSAT) MEO км Жаһандық позициялау жүйесі GPS - 24 спутник LEO км төмен қамту кідірісі төмен Интернетке қосылу

40 Спектрді тарату техникасы Арнайы әдістермодуляция және кодтау сымсыз байланыс C (бит/с) = Δ F (Гц) * log2 (1+Ps/P N) Қуатты азайту Шуға төзімділік Stealth OFDM, FHSS (, Blue-Tooth), DSSS, CDMA

Желінің жақын шетіндегі қиылысу - кедергінің ішкі көздеріне кабельдің шуға төзімділігін анықтайды. Әдетте олар бірнеше бұралған жұптардан тұратын кабельге қатысты бағаланады, бұл кезде бір жұптың екіншісінің өзара қабылдануы маңызды мәндерге жетіп, пайдалы сигналға сәйкес ішкі шуды тудыруы мүмкін.

Мәліметтерді тасымалдау сенімділігі(немесе бит қатесінің жылдамдығы) әрбір жіберілетін деректер битінің бұрмалану ықтималдығын сипаттайды. Ақпараттық сигналдардың бұрмалану себептері желідегі кедергілер, сондай-ақ оның өтуінің шектеулі өткізу қабілеттілігі болып табылады. Сондықтан деректерді беру сенімділігін арттыру желінің шуға төзімділік дәрежесін жоғарылату, кабельдегі айқаспалы байланыс деңгейін төмендету және кең жолақты байланыс желілерін көбірек пайдалану арқылы қол жеткізіледі.

Қосымша қателерден қорғаусыз кәдімгі кабельдік байланыс желілері үшін деректерді беру сенімділігі, әдетте, 10 -4 -10 -6 құрайды. Бұл орта есеппен жіберілген 10 4 немесе 10 6 биттің бір биттің мәні бүлінетінін білдіреді.

Байланыс желісінің жабдықтары(мәліметтерді жіберу жабдығы – АТД) – компьютерлерді байланыс желісіне тікелей қосатын шеткі жабдық. Ол байланыс желісінің бөлігі болып табылады және әдетте физикалық деңгейде жұмыс істейді, қажетті пішін мен қуаттың сигналын беру мен қабылдауды қамтамасыз етеді. ADF мысалдары модемдер, адаптерлер, аналогты-цифрлық және цифрлық-аналогтық түрлендіргіштер болып табылады.

DTE байланыс желісі арқылы беру үшін деректерді қалыптастыратын және тікелей DTE-ге қосылған пайдаланушының деректер терминалының жабдығын (DTE) қамтымайды. OOD, мысалы, маршрутизаторды қамтиды жергілікті желілер. Жабдықты APD және OOD кластарына бөлу өте шартты екенін ескеріңіз.

Ұзын байланыс желілерінде екі негізгі міндетті шешетін аралық жабдық қолданылады: ақпараттық сигналдардың сапасын жақсарту (олардың пішіні, қуаты, ұзақтығы) және екі желі абоненті арасындағы байланыстың тұрақты композиттік арнасын (соңғы арна) құру. . Егер физикалық ортаның ұзындығы (кабельдер, радиоауа) жоғары болмаса, бір жерден сигналдар келетіндей болса, LKS-де аралық жабдық қолданылмайды. желілік адаптеролардың параметрлерін аралық қалпына келтірместен басқасына ауыстырылуы мүмкін.

В жаһандық желілержүздеген және мыңдаған километрге жоғары сапалы сигнал беру қамтамасыз етіледі. Сондықтан күшейткіштер белгілі бір қашықтықта орнатылады. Екі абоненттің арасын құру үшін мультиплексорлар, демультиплексорлар және коммутаторлар қолданылады.

Байланыс арнасының аралық жабдығы пайдаланушы үшін мөлдір (ол оны байқамайды), бірақ шын мәнінде ол күрделі желіні құрайды. негізгі желіжәне компьютерлік, телефондық және басқа желілерді құру үшін негіз ретінде қызмет етеді.

Айырмау аналогтық және цифрлық байланыс желілері, аралық жабдықтың әртүрлі түрлерін қолданатын. Аналогтық желілерде аралық жабдық мәндердің үздіксіз диапазоны бар аналогтық сигналдарды күшейтуге арналған. Жоғары жылдамдықты аналогтық арналарда бірнеше төмен жылдамдықты аналогтық абоненттік арналар бір жоғары жылдамдықты арнаға мультиплексирленген кезде жиілікті мультиплекстеу техникасы жүзеге асырылады. Тік бұрышты ақпараттық сигналдардың күйлерінің шекті саны бар цифрлық байланыс арналарында аралық жабдық сигналдардың пішінін жақсартады және олардың қайталану кезеңін қалпына келтіреді. Ол әрбір төмен жылдамдықты арнаға жоғары жылдамдықты арна уақытының белгілі бір бөлігі бөлінгенде, арналардың уақыттық мультиплексирлеу принципі бойынша жұмыс істейтін жоғары жылдамдықты цифрлық арналардың қалыптасуын қамтамасыз етеді.

Дискретті компьютерлік деректерді беру кезінде сандық сызықтарБайланыс кезінде физикалық деңгей хаттамасы анықталады, өйткені желі арқылы берілетін ақпараттық сигналдардың параметрлері стандартталған, ал аналогтық желілер арқылы жіберілген кезде ол анықталмайды, өйткені ақпараттық сигналдар ерікті пішінге ие және оларға қойылатын талаптар жоқ. деректерді беру жабдығының бірліктерді және нөлдерді көрсету тәсілі.

Байланыс желілерінде мыналар қолданылады ақпаратты беру режимдері:

симплекс, таратқыш пен қабылдағыш бір байланыс арнасымен қосылған кезде, ол арқылы ақпарат тек бір бағытта беріледі (бұл теледидарлық байланыс желілеріне тән);

Жартылай дуплексті, екі байланыс түйіні де бір арнамен қосылғанда, олар арқылы ақпарат бір бағытта, содан кейін қарама-қарсы бағытта беріледі (бұл ақпараттық-анықтамалық, сұраныс-жауап жүйелеріне тән);

дуплексті, екі байланыс түйіні екі арна арқылы қосылған кезде (алғашқы байланыс арнасы және кері), олар арқылы ақпарат бір уақытта қарама-қарсы бағытта беріледі. Дуплексті арналар шешімдер мен ақпараттық кері байланыс бар жүйелерде қолданылады.

Коммутацияланған және бөлінген байланыс арналары. ТСЖ-да арнайы (коммутацияланбаған) байланыс арналары және осы арналар бойынша ақпаратты беру ұзақтығына ауысуы барлар бар.

Бөлінген байланыс арналарын пайдаланған кезде байланыс түйіндерінің қабылдағыш аппаратурасы бір-бірімен үздіксіз байланыста болады. Бұл жүйенің ақпаратты тасымалдауға дайындығының жоғары деңгейін, байланыстың жоғары сапасын және трафиктің үлкен көлемін қолдауды қамтамасыз етеді. Бөлінген байланыс арналары бар желілерді пайдаланудың салыстырмалы түрде жоғары шығындарына байланысты олардың табыстылығына арналар толық жүктелген жағдайда ғана қол жеткізіледі.

Белгіленген ақпарат көлемін беру кезеңіне ғана құрылған коммутацияланатын байланыс арналары жоғары икемділігімен және салыстырмалы түрде төмен құнымен (трафиктің аз мөлшерімен) сипатталады. Мұндай арналардың кемшіліктері: коммутация уақытының жоғалуы (абоненттер арасындағы байланысты орнату үшін), байланыс желісінің жекелеген учаскелерінің бос еместігінен блоктау мүмкіндігі, байланыс сапасының төмендеуі, трафиктің айтарлықтай көлемімен жоғары құны.

Байланыс желісі бойынша берілуі қажет бастапқы ақпарат дискретті (компьютердің шығыс деректері) немесе аналогты (сөйлеу, теледидар кескіні) болуы мүмкін.

Мәліметтерді дискретті тасымалдауфизикалық кодтаудың екі түрін қолдануға негізделген:

а) аналогтық модуляциякодтау синусоидалы тасымалдаушы сигналдың параметрлерін өзгерту арқылы орындалғанда;

б) сандық кодтаутікбұрышты ақпараттық импульстердің реттілігінің деңгейлерін өзгерту арқылы.

Аналогтық модуляция цифрлық кодтауға қарағанда алынған сигналдың әлдеқайда аз спектріне әкеледі, бірдей ақпаратты беру жылдамдығы, бірақ оны жүзеге асыру күрделі және қымбат жабдықты қажет етеді.

Қазіргі уақытта аналогтық нысаны бар бастапқы деректер байланыс арналары арқылы дискретті түрде (бірлер мен нөлдер тізбегі түрінде) барған сайын тасымалданады, яғни. дискретті модуляцияаналогтық сигналдар.

Аналогтық модуляция. Пайдаланушыларға берілген дауыс жиілігі арнасымен сипатталған тар жолақты арналар арқылы дискретті деректерді беру үшін пайдаланылады. телефон желілері. Бұл арна арқылы 300-ден 3400 Гц-ке дейінгі жиіліктегі сигналдар беріледі, яғни оның өткізу қабілеттілігі 3100 Гц. Мұндай жолақ қолайлы сапада сөйлеуді беру үшін жеткілікті. Тондық арнаның өткізу қабілеттілігін шектеу телефон желілерінде мультиплексирлеу және тізбекті коммутациялау жабдықтарын қолданумен байланысты.

Модулятор-демодулятордың (модемнің) көмегімен таратушы жағында дискретті деректерді беру алдында екілік цифрлардың бастапқы тізбегінің тасымалдаушы синусоидасының модуляциясы жүзеге асырылады. Кері түрлендіруді (демодуляцияны) қабылдау модемі орындайды.

Цифрлық деректерді аналогтық пішінге түрлендірудің үш жолы немесе аналогтық модуляцияның үш әдісі бар:

Амплитудалық модуляция, тек синусоидалы тербелістерді тасымалдаушының амплитудасы берілетін ақпарат разрядтарының тізбегіне сәйкес өзгерген кезде: мысалы, біреуін беру кезінде тербеліс амплитудасы үлкен, ал нөлді беру кезінде ол аз болады немесе бар тасымалдаушы сигнал мүлде жоқ;

жиілік модуляциясы, модуляциялаушы сигналдардың (берілетін ақпараттық разрядтардың) әсерінен тек синусоидалы тербелістерді тасымалдаушының жиілігі ғана өзгереді: мысалы, нөлдік берілгенде ол төмен, ал біреуін бергенде ол жоғары;

фазалық модуляция, бұл кезде берілетін ақпарат разрядтарының реттілігіне сәйкес синусоидалы тербелістерді тасымалдаушының фазасы ғана өзгереді: 1 сигналдан 0 сигналға ауысқанда немесе керісінше фаза 180 ° өзгереді.

Оның таза түрінде амплитудалық модуляция шуға төзімділігі төмен болғандықтан практикада сирек қолданылады. Жиілік модуляциясы қажет емес күрделі схемалармодемдерде және әдетте 300 немесе 1200 бит/с жылдамдықта жұмыс істейтін төмен жылдамдықты модемдерде қолданылады. Деректер жылдамдығын арттыру аралас модуляция әдістерін, көбінесе амплитудалық модуляцияны фазамен біріктіру арқылы қамтамасыз етеді.

Дискретті деректерді берудің аналогтық әдісі бір арнада әртүрлі тасымалдаушы жиіліктегі сигналдарды қолдану арқылы кең жолақты таратуды қамтамасыз етеді. Бұл абоненттердің үлкен санының өзара әрекеттесуіне кепілдік береді (әрбір абонент жұбы өз жиілігінде жұмыс істейді).

Сандық кодтау. Дискретті ақпаратты цифрлық кодтау кезінде кодтардың екі түрі қолданылады:

а) ақпараттық бірліктерді және нөлдерді көрсету үшін сигнал потенциалының мәні ғана пайдаланылған және оның төмендеуі ескерілмейтін потенциалдық кодтар;

б) импульстік кодтар, екілік деректер не белгілі бір полярлық импульстармен, не белгілі бір бағыттағы потенциалдық төмендеулермен ұсынылған кезде.

Екілік сигналдарды көрсету үшін тікбұрышты импульстарды пайдалану кезінде дискретті ақпаратты цифрлық кодтау әдістеріне келесі талаптар қойылады:

таратқыш пен қабылдағыш арасындағы синхрондауды қамтамасыз ету;

Алынған сигналдың спектрінің ең кіші енін бірдей разрядтық жылдамдықпен қамтамасыз ету (себебі сигналдардың тар спектрі өткізу қабілеттілігі бірдей желіде деректердің жоғары жылдамдығына қол жеткізуге мүмкіндік береді);

жіберілген деректердегі қателерді тану мүмкіндігі;

Іске асырудың салыстырмалы түрде төмен құны.

Физикалық деңгейдің көмегімен тек бұзылған деректерді тану (қателерді анықтау) жүзеге асырылады, бұл уақытты үнемдейді, өйткені қабылдағыш қабылданған кадрдың буферге толығымен орналастырылуын күтпестен, қатені таныған кезде оны дереу қабылдамайды. жақтаудағы биттер. Неғұрлым күрделі операция - бүлінген деректерді түзету - протоколдар арқылы көбірек орындалады жоғары деңгей: арна, желі, көлік немесе қолданбалы.

Таратқыш пен қабылдағышты синхрондау қабылдағыштың кіріс деректерді қашан оқу керектігін білуі үшін қажет. Сағат сигналдары қабылдағышты жіберілген хабарламаға реттейді және қабылдағышты кіріс деректер биттерімен синхрондауды қамтамасыз етеді. Синхрондау мәселесі ақпаратты жіберу арқылы оңай шешіледі қысқа қашықтықтар(компьютер ішіндегі блоктар арасында, компьютер мен принтер арасында) бөлек тактілі байланыс желісін пайдалану арқылы: ақпарат тек келесі сағат импульсі келген сәтте оқылады. В компьютерлік желілеролар екі себеп бойынша тактілік импульстарды пайдаланудан бас тартады: қымбат кабельдердегі өткізгіштерді үнемдеу үшін және кабельдердегі өткізгіштердің сипаттамаларының біркелкі еместігі үшін (ұзақ қашықтықтарда сигналдың таралу жылдамдығының біркелкі емес болуы синхрондық импульстардың синхронизациясына әкелуі мүмкін). сағат сызығы және негізгі жолдағы ақпараттық импульстар, нәтижесінде деректер биті өткізіп жіберіледі немесе қайта оқылады).

Қазіргі уақытта желілерде таратқыш пен қабылдағышты синхрондау пайдалану арқылы жүзеге асырылады өзін-өзі синхрондау кодтары(СК). СК көмегімен жіберілетін мәліметтерді кодтау арнадағы ақпараттық сигнал деңгейлерінің тұрақты және жиі өзгеруін (ауыстарын) қамтамасыз ету болып табылады. Әрбір сигнал деңгейінің жоғарыдан төменге немесе керісінше өтуі ресиверді кесу үшін қолданылады. Ең жақсысы - бір ақпараттық бит қабылдау үшін қажетті уақыт аралығы ішінде сигнал деңгейінің ауысуын кем дегенде бір рет қамтамасыз ететін СК. Сигнал деңгейінің ауысуы неғұрлым жиі болса, қабылдағыштың синхронизациясы соғұрлым сенімді болады және алынған деректер биттерін сәйкестендіру сенімдірек болады.

Дискретті ақпаратты цифрлық кодтау әдістеріне қойылатын бұл талаптар белгілі бір дәрежеде бір-біріне қайшы келеді, сондықтан төменде қарастырылған кодтау әдістерінің әрқайсысы басқалармен салыстырғанда өзінің артықшылықтары мен кемшіліктеріне ие.

Өздігінен синхрондау кодтары. Ең көп таралғандары келесі СК болып табылады:

нөлге қайтарылмаған әлеуетті код (NRZ - Non Return to Zero);

биполярлық импульстік код (RZ коды);

Манчестер коды

балама деңгейлі инверсиясы бар биполярлық код.

Суретте. 32 осы CK пайдалана отырып 0101100 хабарламасының кодтау схемаларын көрсетеді.

Күріш. 32. Өзін-өзі синхрондау кодтары арқылы хабарламаларды кодтау схемалары

Дискретті деректерді беру физикалық кодтаудың екі түрін пайдалануға негізделген:

а) аналогтық модуляция, кодтау синусоидалы тасымалдаушы сигналдың параметрлерін өзгерту арқылы жүзеге асырылғанда;

б) төртбұрышты ақпараттық импульстердің реттілігінің деңгейлерін өзгерту арқылы цифрлық кодтау.

Қазіргі уақытта аналогтық нысаны бар бастапқы деректер байланыс арналары арқылы дискретті түрде (бірлер мен нөлдер тізбегі түрінде) көбірек беріледі, яғни аналогтық сигналдардың дискретті модуляциясы жүзеге асырылады.

аналогтық модуляция. Ол дискретті деректерді тар өткізу қабілеті бар арналар бойынша беру үшін қолданылады, оның типтік өкілі телефон желілерін пайдаланушыларға берілетін дауыс жиілігі арнасы болып табылады. Бұл арна арқылы 300-ден 3400 Гц-ке дейінгі жиіліктегі сигналдар беріледі, яғни оның өткізу қабілеттілігі 3100 Гц. Мұндай жолақ қолайлы сапада сөйлеуді беру үшін жеткілікті. Тондық арнаның өткізу қабілеттілігін шектеу телефон желілерінде мультиплексирлеу және тізбекті коммутациялау жабдықтарын қолданумен байланысты.

Цифрлық деректерді аналогтық пішінге түрлендірудің үш жолы немесе аналогтық модуляцияның үш әдісі бар:

Жиілік модуляциясы, модуляциялық сигналдардың (берілетін ақпараттық разрядтардың) әсерінен тек синусоидалы тербелістердің тасымалдаушы жиілігі ғана өзгереді: мысалы, нөлдік берілгенде ол төмен, ал біреуі берілгенде жоғары;

Фазалық модуляция, берілген ақпарат разрядтарының тізбегіне сәйкес синусоидалы тербелістерді тасымалдаушының фазасы ғана өзгерген кезде: 1 сигналдан 0 сигналға ауысқанда немесе керісінше фаза 180 ° өзгереді. Оның таза түрінде амплитудалық модуляция шуға төзімділігі төмен болғандықтан практикада сирек қолданылады. Жиілік модуляциясы модемдерде күрделі схемаларды қажет етпейді және әдетте 300 немесе 1200 бит/с жылдамдықта жұмыс істейтін төмен жылдамдықты модемдерде қолданылады. Деректер жылдамдығын арттыру аралас модуляция әдістерін, көбінесе амплитудалық модуляцияны фазамен біріктіру арқылы қамтамасыз етеді.

Сандық кодтау. Дискретті ақпаратты цифрлық кодтау кезінде кодтардың екі түрі қолданылады:

Таратқыш пен қабылдағыш арасындағы синхрондауды қамтамасыз ету;

Алынған сигналдың ең кіші спектрінің енін бірдей бит жылдамдығымен қамтамасыз ету (себебі сигналдардың тар спектрі

өткізу қабілеттілігі бірдей желілер жоғары жылдамдыққа жетеді

деректерді беру);

Берілген деректердегі қателерді тану мүмкіндігі;

Салыстырмалы түрде төмен енгізу құны.

Физикалық деңгейдің көмегімен тек бұзылған деректерді тану (қателерді анықтау) жүзеге асырылады, бұл уақытты үнемдейді, өйткені қабылдағыш қабылданған кадрдың буферге толығымен орналастырылуын күтпестен, қатені таныған кезде оны дереу қабылдамайды. жақтаудағы биттер. Неғұрлым күрделі операция – бүлінген деректерді түзету – жоғары деңгейлі хаттамалармен орындалады: арна, желі, көлік немесе қолданбалы.

Таратқыш пен қабылдағышты синхрондау қабылдағыштың кіріс деректерді қашан оқу керектігін білуі үшін қажет. Сағат сигналдары қабылдағышты жіберілген хабарламаға баптайды және қабылдағышты кіріс деректер биттерімен синхрондауды қамтамасыз етеді. Синхрондау мәселесі ақпаратты қысқа қашықтыққа (компьютер ішіндегі блоктар арасында, компьютер мен принтер арасында) жеке таймингтік байланыс желісін пайдалану арқылы жіберу кезінде оңай шешіледі: ақпарат тек келесі такт импульсі келген сәтте оқылады. Компьютерлік желілерде сағаттық импульстарды пайдалану екі себепке байланысты бас тартылады: қымбат кабельдердегі өткізгіштерді үнемдеу үшін және кабельдердегі өткізгіштердің сипаттамаларының біркелкі еместігіне байланысты (ұзақ қашықтықтарда сигналдың біркелкі таралу жылдамдығы сигналдың десинхронизациясына әкелуі мүмкін). тактілік импульстар тактілік жолдағы және ақпараттық импульстар негізгі жолдағы , нәтижесінде деректер биті өткізіп жіберіледі немесе қайта оқылады).

Қазіргі уақытта желілерде таратқыш пен қабылдағыштың синхронизациясы өзін-өзі синхрондау кодтарын (СК) қолдану арқылы жүзеге асырылады. СК көмегімен жіберілетін мәліметтерді кодтау арнадағы ақпараттық сигнал деңгейлерінің тұрақты және жиі өзгеруін (ауыстарын) қамтамасыз ету болып табылады. Әрбір сигнал деңгейінің жоғарыдан төменге немесе керісінше өтуі ресиверді кесу үшін қолданылады. Ең жақсысы бір ақпараттық бит қабылдауға қажетті уақыт аралығы ішінде сигнал деңгейінің ауысуын кем дегенде бір рет қамтамасыз ететін СК болып табылады. Сигнал деңгейінің ауысуы неғұрлым жиі болса, қабылдағыштың синхронизациясы соғұрлым сенімді болады және алынған деректер биттерін сәйкестендіру сенімдірек болады.

Өздігінен синхрондау кодтары. Ең көп таралғандары келесі СК болып табылады:

Нөлге қайтарусыз потенциалды код (NRZ - Non Return to Zero);

Биполярлық импульстік код (RZ коды);

Манчестер коды;

Баламалы деңгейлі инверсиясы бар биполярлық код.

Суретте. 32 осы CK пайдалана отырып 0101100 хабарламасының кодтау схемаларын көрсетеді.

СК сипаттау және салыстыру үшін келесі көрсеткіштер қолданылады:

Синхрондау деңгейі (сапасы);

Алынған ақпарат биттерін тану және таңдау сенімділігі (сенімділігі);

СК пайдалану кезінде байланыс желісіндегі сигнал деңгейінің қажетті өзгеру жылдамдығы, егер желінің өткізу қабілеті орнатылған болса;

СК жүзеге асыратын жабдықтың күрделілігі (демек құны).

NRZ кодын кодтау оңай және енгізу құны төмен. Ол мұндай атауды алды, өйткені бір аттас биттердің қатарын (бір немесе нөл) жіберген кезде сигнал цикл барысында нөлге қайта оралмайды, басқа кодтау әдістеріндегідей. Сигнал деңгейі әрбір серия үшін өзгеріссіз қалады, бұл синхрондау сапасын және қабылданған биттерді тану сенімділігін айтарлықтай төмендетеді (қабылдағыштың таймері кіріс сигналымен сәйкес келмеуі мүмкін және желілердің уақтылы алынбауы мүмкін).

N^-коды үшін келесі қатынастар орындалады:

мұндағы VI – байланыс желісіндегі сигнал деңгейінің өзгеру жылдамдығы (беру);

Y2 – байланыс желісінің өткізу қабілеті (бит/с).

Бұл кодтың өзін-өзі синхрондау қасиеті жоқтығынан басқа, оның тағы бір елеулі кемшілігі бар: бір немесе нөлдердің ұзақ мерзімділігін беру кезінде нөлге жақындайтын төмен жиілікті компоненттің болуы. Нәтижесінде NRZ коды таза түрде желілерде қолданылмайды. Оның әртүрлі модификациялары қолданылады, онда кодтың нашар өзін-өзі синхрондауы және тұрақты компоненттің болуы жойылады.

RZ коды немесе биполярлық импульстік код (нөлге қайтару коды) бір ақпараттық биттің берілуі кезінде сигнал деңгейінің аттас немесе ауыспалы биттердің қатары болғанына қарамастан екі рет өзгеретінімен сипатталады. жіберілді. Бірлік бір полярлықтың импульсімен, ал нөл екіншісімен бейнеленеді. Әрбір импульс жарты циклге созылады. Мұндай код тамаша өзін-өзі синхрондау қасиеттеріне ие, бірақ оны жүзеге асыру құны айтарлықтай жоғары, өйткені қатынасты қамтамасыз ету қажет.

RZ кодының спектрі ықтимал кодтарға қарағанда кеңірек. Оның тым кең спектріне байланысты ол сирек қолданылады.

Манчестер коды әрбір битті көрсету кезінде сигнал деңгейін өзгертуді, ал аттас разрядтар қатарын беру кезінде қос өзгерісті қамтамасыз етеді. Әрбір шара екі бөлікке бөлінеді. Ақпарат әр циклдің ортасында болатын ықтимал құлдырау арқылы кодталады. Бірлік төменнен жоғарыға өту арқылы кодталады, ал нөл кері жиекпен кодталады. Бұл код үшін жылдамдық қатынасы:

Манчестер коды жақсы өзін-өзі сағаттау қасиеттеріне ие, өйткені сигнал бір деректерді беру цикліне кемінде бір рет өзгереді. Оның өткізу қабілеті RZ кодына қарағанда тар (орта есеппен бір жарым есе). Деректерді беру үшін үш сигнал деңгейі пайдаланылатын биполярлық импульстік кодтан айырмашылығы (бұл кейде өте қажет емес, мысалы, оптикалық кабельдерде тек екі күй ғана сенімді түрде танылады - жарық пен қараңғылық), Манчестер кодының екі деңгейі бар.

Манчестер коды Ethernet және Token Ring технологияларында кеңінен қолданылады.

Alternate Level Inversion Bipolyar Code (AMI коды) NRZ кодының модификациясы болып табылады. Ол потенциалдың үш деңгейін пайдаланады - теріс, нөлдік және оң. Бірлік оң потенциалмен немесе теріспен кодталады. Нөлдік потенциал нөлді кодтау үшін пайдаланылады. Бірліктер қатарын беру кезінде код жақсы синхрондау қасиеттеріне ие, өйткені әрбір жаңа блоктың потенциалы алдыңғысының потенциалына қарама-қарсы. Нөлдік жолдарды беру кезінде синхрондау болмайды. AMI кодын енгізу салыстырмалы түрде оңай. Оған

Желілік биттердің әртүрлі комбинацияларын жіберген кезде, AMI кодын пайдалану NRZ кодына қарағанда сигналдың тар спектріне, демек, жоғары желі өткізу қабілетіне әкеледі.

Жетілдірілген әлеуетті кодтардың (жаңартылған Манчестер коды және AMI коды) импульстік кодтарға қарағанда тар спектрі бар екенін ескеріңіз, сондықтан олар FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet сияқты жоғары жылдамдықты технологияларда қолданылады.

Аналогтық сигналдардың дискретті модуляциясы. Жоғарыда айтылғандай, қазіргі заманғы компьютерлік желілердің даму тенденцияларының бірі оларды цифрландыру, яғни кез келген сипаттағы сигналдарды цифрлық түрде беру болып табылады. Бұл сигналдардың көздері компьютерлер (дискретті деректер үшін) немесе телефондар, бейнекамералар, бейне және аудио жабдықтар (аналогтық деректер үшін) сияқты құрылғылар болуы мүмкін. Соңғы кезге дейін (цифрлық байланыс желілері пайда болғанға дейін) аумақтық желілерде деректердің барлық түрлері аналогтық түрде жіберілді, ал дискретті сипаттағы компьютерлік деректер модемдердің көмегімен аналогтық түрге айналдырылды.

Дегенмен, аналогты түрде ақпаратты жіберу, егер тасымалдау кезінде айтарлықтай бұрмаланса, алынған деректердің сапасын жақсартпайды. Сондықтан дыбыс пен бейнені жазу мен берудің аналогтық техникасы аналогтық сигналдардың дискретті модуляциясын қолданатын цифрлық технологиямен ауыстырылды.

Дискретті модуляция амплитудада да, уақыт бойынша да үздіксіз сигналдарды таңдауға негізделген. Аналогтық сигналдарды сандық сигналға түрлендірудің кеңінен қолданылатын әдістерінің бірі 1938 жылы А.Х. ұсынған импульстік кодтық модуляция (ПКМ) болып табылады. Ривз (АҚШ).

PCM пайдалану кезінде түрлендіру процесі үш кезеңді қамтиды: карталау, кванттау және кодтау (33-сурет).

Бірінші кезең - көрсету. Бастапқы үздіксіз сигналдың амплитудасы берілген периодпен өлшенеді, соның арқасында уақыттың дискретизациясы орын алады. Бұл кезеңде аналогтық сигнал импульстік амплитудалық модуляция (PAM) сигналдарына түрленеді. Кезеңнің орындалуы Никвист-Котельников карталау теориясына негізделген, оның негізгі позициясы: егер аналогтық сигнал жиілікпен тұрақты интервалда көрсетілсе (яғни оның дискретті-уақыт мәндерінің тізбегі ретінде ұсынылса). бастапқы үздіксіз сигналдың ең жоғары гармоникалық спектрінің жиілігі кем дегенде екі есе жоғары болса, дисплейде бастапқы сигналды қалпына келтіру үшін жеткілікті ақпарат болады. Аналогтық телефонияда дауысты жіберу үшін 300-ден 3400 Гц-ке дейінгі диапазон таңдалады, бұл әңгімелесушілердің барлық негізгі гармоникаларын жоғары сапалы беру үшін жеткілікті. Сондықтан, дауысты беру үшін PCM әдісі жүзеге асырылатын цифрлық желілерде 8000 Гц дисплей жиілігі қабылданады (бұл 6800 Гц-тен астам, бұл сапаның белгілі бір шегін қамтамасыз етеді).

Кванттау қадамында әрбір IAM сигналына ең жақын кванттау деңгейіне сәйкес келетін квантталған мән беріледі. IAM сигнал амплитудасының вариациясының барлық диапазоны 128 немесе 256 кванттау деңгейлеріне бөлінеді. Кванттау деңгейлері неғұрлым көп болса, IAM сигналының амплитудасы квантталған деңгеймен соғұрлым дәлірек көрсетіледі.

Кодтау сатысында әрбір квантталған салыстыруға 7 разрядты (егер кванттау деңгейлерінің саны 128 болса) немесе 8 разрядты (егер кванттау деңгейлерінің саны 128 болса) екілік код тағайындалады. Суретте. 33 43-деңгейі бар квантталған сигналға сәйкес келетін 8 элементті екілік код 00101011 сигналдарын көрсетеді. 7 элементті кодтармен кодтау кезінде арна бойынша деректер жылдамдығы 56 Кбит/с болуы керек (бұл дисплей жиілігінің өнімі және екілік кодтың бит тереңдігі), ал 8-элементтік кодтарды кодтау кезінде - 64 Кбит/с. Стандартты сандық арна 64 Кбит/с, оны цифрлық телефон желілерінің элементарлы арнасы деп те атайды.

Аналогтық мәнді түрлендірудің көрсетілген қадамдарын орындайтын құрылғы сандық код, аналогты-цифрлық түрлендіргіш (ADC) деп аталады. Қабылдаушы жағында цифрлық-аналогтық түрлендіргіштің (ЦҚҚ) көмегімен кері түрлендіру жүзеге асырылады, яғни үздіксіз сигналдың цифрланған амплитудалары демодуляцияланады және уақыттың бастапқы үздіксіз функциясы қалпына келтіріледі.

Қазіргі заманғы цифрлық байланыс желілерінде дискретті модуляцияның басқа әдістері де қолданылады, бұл дауыс өлшемдерін неғұрлым ықшам түрде, мысалы, 4-разрядты сандар тізбегі ретінде көрсетуге мүмкіндік береді. Аналогтық сигналдарды сандық сигналдарға түрлендіру концепциясы да қолданылады, онда IAM сигналдарының өзі кванттелмейді, содан кейін кодталады, тек олардың өзгереді, ал кванттау деңгейлерінің саны бірдей деп есептеледі. Мұндай тұжырымдама сигналдарды үлкен дәлдікпен түрлендіруге мүмкіндік беретіні анық.

Аналогтық ақпаратты жазудың, көбейтудің және берудің цифрлық әдістері тасымалдаушыдан оқылған немесе байланыс желісі арқылы алынған деректердің сенімділігін бақылау мүмкіндігін қамтамасыз етеді. Осы мақсатта компьютерлік деректер үшін бірдей басқару әдістері қолданылады (4.9 қараңыз).

Үздіксіз сигналды дискретті түрде беру қабылдағыштың синхронизациясына қатаң талаптар қояды. Синхрондау байқалмаса, бастапқы сигнал дұрыс емес қалпына келтіріледі, бұл дауыстың немесе берілген кескіннің бұрмалануына әкеледі. Дауыс өлшемдері (немесе басқа аналогтық мәндері) бар кадрлар синхронды түрде келсе, дауыс сапасы айтарлықтай жоғары болуы мүмкін. Дегенмен, компьютерлік желілерде кадрлар соңғы түйіндерде де, аралық коммутациялық құрылғыларда да (көпірлер, коммутаторлар, маршрутизаторлар) кешіктірілуі мүмкін, бұл дауысты беру сапасына теріс әсер етеді. Сондықтан цифрланған үздіксіз сигналдарды сапалы беру үшін арнайы цифрлық желілер (ISDN, ATM, желілер) сандық теледидар), бірақ корпоративішілік беру үшін телефон сөйлесулеріжәне бүгінде Frame Relay желілері қолданылады, өйткені олардағы кадрлық кідіріс рұқсат етілген шектерде.