Лекции по «Основы передачи данных»

 

Лекция 4. Виды и характеристики каналов связи

 

Непрерывный канал

 

    Канал электросвязи – это совокупность технических средств и среды распространения сигналов, обеспечивающая при подключении абонентских устройств передачу сообщений от источника к получателю.

    Сети ПДС, как и другие  вторичные сети, организуются на  базе каналов первичной сети  ЕАСС. Для передачи дискретных  сообщений используются каналы связи, образуемые в системах передачи с разделением по частоте и времени, а также физические цепи проводных линий связи (воздушных, кабельных, волоконно-оптических и т.д.) в настоящем параграфе рассматриваются только такие каналы, при поступлении на вход которых непрерывного сигнала на его выходе сигнал также будет непрерывным.      Такие каналы, как было отмечено выше, называют непрерывными. Они всегда входят в состав дискретного канала. Непрерывными каналами являются, например, стандартные телефонные каналы связи (каналы тональной частоты – ТЧ) с полосой пропускания 0,3… 3,4 кГц, стандартные широкополосные каналы с полосой пропускания 60…108 кГц, физические цепи и др.

   Наиболее распространенным способом задания непрерывных каналов является описание их с помощью операторов преобразования входных сигналов и задание действующих в них помех. При малой мощности входных сигналов справедливо положение о линейности канала. Тогда модель канала может быть представлена в виде линейного четырехполюсника, для которого входной и выходной сигналы связаны интегралом Дюамеля:

                                   ^         t

s (t) =   ∫ s (τ) g (t, t –τ) dτ

                                             −∞

                

  где  s (t) – выходной сигнал, s (τ) – входной сигнал, g (t, t –τ) – импульсная характеристика четырехполюсника, представляющая собой реакцию системы на входной сигнал в виде дельта-функции.

     На небольших интервалах  времени канал можно считать  стационарным, т.е. g (t, t) = g (t - t) зависит лишь от разности аргументов   (t - t)=τ*.

    Канал можно также  задать комплексной частотной  характеристикой, связанной с g (τ*) преобразованием Фурье:

 

∞             − јωτ*                    −јφ (ω)

Ќ (јω) = ∫ g (τ*) e          dτ = | Ќ(јω) | e             

 

где | Ќ(јω) |= K (ω) и φ (ω) =  arg Ќ (јω) – соответственно амплитудно-частотная (АЧХ) и фазочастотная (ФЧХ) характеристики канала*.

 

   Для идеального канала  имеем | Ќ (јω) | = const и линейную фазочастотную характеристику φ (ω) . обычно измеряется нк ФЧХ, а групповое время прохождения τ (ω) = d φ (ω) /dω. Для идеального канала – канала с линейной фазачастотной характеристикой τ (ω) = const.

   На выходе непрерывного  канала всегда действуют гауссовские  помехи. К таким помехам, в частотнсти, относится тепловой шум. Эти помехи неустранимы.    

                                    

Дискретный канал

 

В системе ПД иногда выделяют дискретный канал непрерывного времени (рис. 4.1.). Если на выходе дискретного (или строго дискретного) канала имеем сигнал, являющийся дискретной функцией дискретного времени, то на выходе дискретного канала непрерывного времени сигнал является дискретной функцией непрерывного времени. Часто дискретный канал непрерывного времени называют каналом постоянного тока (КПТ), так как на его выходе сигналы имеют форму импульсов постоянного тока (ИПТ)

                  

Рис.4.1. Дискретный канал непрерывного времени.

 

    Пусть на вход канала постоянного тока поступает последовательность прямоугольных импульсов длительностью … Если на выходе канала все ЗМ смещены (задержаны) относительно исходных на одинаковое время , определяемое конечным временем распространения сигнала, то ЗМ совпадают с идеальными, а ЗИ – с идеальными ЗИ. При этом ЗИ сигналов, подаваемых на вход канала. Однако причиной смещения ЗМ относительно исходного положения может быть не только запаздывание, обусловленное конечным временем распространения сигнала, но и другие факторы. При этом элементы, передаваемые в канале, искажаются по длительности.

Основные помехи и характеристики

 

 

                                                                                                                       ошибки

 

 

 

    искажения: краевые и дробления  

 

                      

Рис.4.2. Классификация помех по характеру влияния на сигнал

 

Исследования показали, что из-за действия импульсных помех количество ошибок составляет 10-20%. Количество ошибок за счет перерыва – 80-90%.

 

 

 

Статистические характеристики каналов связи

 

 

 

 

 

Лекция 5. Современные технологии доступа. Классификация модемов

 

По данным разных аналитиков и экспертов, годовой прирост речевого трафика в современных сетях телекоммуникаций составляет 3,8%, трафика передачи данных – 20-40%. Наиболее быстро, на 10-20% в месяц увеличивается объем трафика Internet.

В Интернете существует 4 участника деятельности:

1. Пользователи

2. Провайдеры информационных ресурсов (контент-провайдеры)

3. Провайдеры доступа

4. Операторы связи

В модель архитектуры сети Интернет входят:

1. Схемы организации доступа  пользователей в сети и к  ее информационным ресурсам.

2. Модель соединения отдельных  сетей и организация между  ними обменами трафика.

3. Единая система адресации.

4. Основной прокол обмена информации TCP/IP.

 

Обычно в Internet выделяют три составные части инфраструктуры:

Первая миля – размещение источников информации, т.е. участок сети от источника первичной информации (контент-провайдера) до опорной сети.

Вторая миля – система доставки информации через Internet от источника до пользователя.

Последняя миля – размещение пользователя в структуре сети, т.е. участок сети между местным провайдером и конечным пользователем.

Последний ярд – это разводка сигнала внутри дома или раздача Internet по квартирам.

Последний фут – разводка сигнала по квартире.

 

Современные варианты доступа в Internet

 

1. Доступ по коммутируемой телефонной  линии

2. Доступ с использованием выделенной  линии

3. Доступ с использованием сетей  ISDN (ЦСИС)

4. Доступ с использованием технологий xDSL

5. Доступ с использованием кабельных  модемов (сети на базе кабельного  ТВ)

6. Доступ с использованием беспроводных  технологий.

  Беспроводные технологии бывают 2-х типов:

  1) пейджинговая, сотовая

  2) фиксированная (радио-Ethernet (WiFi) и WiMax)

7. Спутниковый доступ

8. Доступ с использованием электрических  цепей

 

Сравнение проводных технологий

 

Технологии	Мах. скорость	Вероятность ошибок (Рош)	QoS (гарантированное качество обслуживания)	Приложение
аналоговые модемы для тел.сети общего пользования	36 кбит/с (нисходящ.) 48 кбит/с	10-2 – 10-6	нет	голос и данные
ISDN	до128 кбит/с	10-8	нет	голос, данные, видеоконференция
HDSL	2,048 мбит/с (Е1)	10-8 *	нет	голос, данные, интерактивное видео
ADSL	1,5-8 мбит/с (нисходящ.) 16-640 кбит/с (восходящ.)	10-8 – 10-10 *	возможно	голос, данные, интерактивное видео, мультимедиа, ТВ высокой четкости
VDSL	13-50 мбит/с 1,5–2,3 мбит/с	10-8 – 10-10 *	да	- // -
кабельные модемы	10-30 мбит/с до 128 кбит/с	10-9 – 10-10 *	да	- // -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Технологии беспроводного доступа

 

 

Сеть доступа – совокупность абонентских линий и станций местной сети, обеспечивающих доступ абонентский терминалов транспортной сети, а также местную связь без выхода на транспортную сеть.

Сеть доступа включает комплекс технических средств, обеспечивающий передачу любых видов сообщений на участке пользователь - транспортная сеть независимо от среды передачи.

 

Сравнительные характеристики технологий мобильной связи

Технологии	2 G	2.5 G	3 G
Базовые услуги	речь, низкоскорост-ные данные	речь, высокоскорост-ные данные	речь, данные, видеоданные, мультимедиа
Скорость передачи	9,6 – 14,4 кбит/с	14,4 – 115,2 кбит/с	384 кбит/с – 3-5 Мбит/с
Ширина полосы МГц	0,03 – 1,25	0,18 – 1,25	0,6 – 5
Тип коммутации	коммутация каналов	смешенная, переход к пакетной	смешанная (преимущ. пакетов)
Базовые технологии радиодоступа	GSM, D–AMPS, CDMA	WAP, GPRS, HSCSD	EPGE, W-CDMA, CDMA 2000lx

 

Сравнительные характеристики беспроводных технологий

Технология	Wi - Fi	WI - MAX
Виды услуг	Голос, данные, интерактивное видео, мультимедиа, видеоконференции, ТВВ2
Скорость передачи	до 54 Мбит/с	до 75 Мбит/с
Пропускная полоса	2,4 – 5 ГГц	2 – 11 ГГц
Расстояние	300 м	45 км
QoS	в стадии развития	в стадии разработки

 

 

 

 

Модемы для телефонных каналов

Модемы служат для согласования сигналов заданной структуры, поступающих от источника сообщения с параметрами канала связи. При этом должна обеспечиваться передача с требуемыми скоростями и верностью.

Различают следующие задачи согласования:

1. Согласование спектра данных с полосой                    U

пропускания канала                                                                                      U -

2. Согласование уровней сигналов  данных с                                     0,3 3,4 КГц условиями каналов связи

3.Согласование скоростей ввода  и вывода                                                            информации.                    1/         2/    3/

Модемы классифицируются по следующим признакам:

1) область применения

2) функциональное назначение

3) тип используемого канала

4) конструктивное исполнение

5) поддержка протоколов модуляции, коррекция ошибок и сжатие данных.

По области применения модемы разделяются на следующие группы:

1) для коммутируемых телефонных  каналов

2) для выделенных телефонных  каналов

3) для физических соединяемых  линий

4) для ЦСП

5) для сотовых систем связи

6) для пакетных радиосетей

7) для локальных радиосетей

По методу передачи делятся на :

-Асинхронные;

-Синхронные.

Модем может работать с компьютером в асинхронном режиме и одновременно с удалённым модемом – в синхронном режиме или наоборот. В таком случае иногда говорят, что модем – синхронно – асинхронный или он работает в синхронно – асинхронном режиме.

По конструкции различают модемы:

-Внешние;

-Внутренние;

-Портативные;

-Групповые:

Внешние модемы представляют собой  автономные устройства подключаемые к компьютеру или  другому терминалу.

Внутренний модем – эта плата расширения, вставляемая в соответствующий слот компьютера.

Портативные модемы предназначены для использования мобильными пользователями совместно с компьютерами класса Notebook. Они отличаются малыми габаритами и высокой ценой, их функциональные возможности не уступают возможностям полнофункциональных модемов.