1.5. Существующие линии связи.

Классификация линий связи.

Составной частью любого канала передачи информации является линия связи – физическая среда, обеспечивающая поступления сигнала от передатчика к приемнику. В зависимости от среды, линии связи делятся на:

• Проводные (воздушные),

• Кабельные (медные),

• Волоконно-оптические,

• Беспроводные (наземная и спутниковая связь).

Проводная линия связи представляет собой проложенные между опорами провода без каких-либо экранирующих или изолирующих оплеток. Помехозащищенность и скорость передачи данных в этих линиях низкая. По таким линиям связи передаются телефонные и телеграфные сигналы.

Кабельные линии связи представляют собой пучок проводов, заключенных в одну или несколько защитных трубок (электрическую, механическую, электромагнитную). Применяются, в основном, два типа кабелей: на основе витых пар медных проводов, и коаксиальные с медной жилой. Витая пара медных проводов отличается способностью снижать влияние внешних помех на сигналы, передаваемые по кабелю. Конструктивно, витая пара может быть неэкранированной, или экранированной.

В кабелях с экранированной витой парой каждая витая пара помещается в металлическую оплетку (экран) для уменьшения излучения кабеля, защиты от внешних электромагнитных помех и снижения влияния пар проводов друг на друга. Экранированная витая пара значительно дороже неэкранированной. Кроме того, при ее эксплуатации необходимо применять специальные экранированные разъемы. Эти особенности обуславливают значительно более редкое использование экранированных витых пар.

Основные достоинства неэкранированных витых пар – простота монтажа разъемов на концах кабеля, простота ремонта любых повреждений по сравнению с ремонтом других кабелей. Основные характеристики у них хуже, чем у других кабелей. В настоящее время линии связи на основе витой пары применяются на расстояния до 100 – 200 м, при этом скорость передачи таких линий составляет 100 Мбт/с, но существуют разработки и до 1000 Мбт/сек.

Коаксиальный кабель имеет симметричную конструкцию и состоит из внутренней медной жилы (центрального проводника) и экрана, отделенного от проводника слоем изоляции и защитной оболочки. По сравнению с витой парой, коаксиальный кабель имеет большую помехоустойчивость (благодаря металлической оплетке), скорость передачи информации до 500 Мбт/с, а также большее допустимое расстояние передачи информации ( до 1000 м). Также он дает меньшее электромагнитное излучение в среду. Устройство кабелей показано на рис. 1.9.

В настоящее время считается, что коаксиальный кабель устарел, и в большинстве случаев его вполне может заменить витая пара или волоконно-оптический кабель.

Волоконно-оптические системы передачи (ВОСП) подробно будут описаны в следующем разделе.

Рис. 1. 9. Структура кабелей различных типов: а – неэкранированной витой пары, б – экранированной витой пары, в – коаксиального кабеля, 1 - защитная оболочка, 2 – медная жила, 3 – изоляция, 4 – экран .

Беспроводные линии связи в настоящее время нашли широкое распространение. Они основаны на распространении электромагнитных волн в атмосфере. На рис. 1.10 показаны разделение электромагнитных волн по диапазонам, а в таблице 3 описаны свойста распространения радиоволн и света в волоконно-оптическом кабеле.

Рис. 1.10. Разделение электромагнитных волн по диапазонам длин волн и частот.

Таблица 3. Диапазоны электромагнитного излучения и условия их распространения.

Диапазон несущих частот	Диапазон длин волн	Метрическое подразделение	Условия распространения
30…300кГц	104…103 м	Длинные волны -ДВ Низкие частоты - НЧ	Поверхностные волны в пределах земного шара
300...3000кГц	103...102 м	Средние волны – СВ Средние частоты - СЧ	Поверхностные волны в пределах 100 км и отраженные от ионосферы
3 … 30 МГц	102 …10 м	Короткие волны -КВ Высокие частоты ВЧ	Волны, отраженные от иононсферы
30…300 МГц	10 … 1 м	Ультракороткие вол-ны -УКВ, метровые волны, очень высо-кие частоты - ОВЧ	Тропосферные волны и распростра-нение в пределах прямой видимости
300..3000МГц	1 … 0,1 м	Ультракороткие вол-ны -УКВ, дециметр-овые волны, ультра-высокие частоты - УВЧ	Распространение в пределах прямой видимости
3 … 30 ГГц	10 … 1 см	Сантиметровые вол-ны, сверхвысокие частоты - СВЧ	То же
30 … 300 ГГц	1 … 0,1 см	Миллимитровые волны, крайне высо-кие частоты - КВЧ	То же

Для передачи информации, в том числе, при использовании INTERNET, существуют три основных канала передачи информации:

• Телефонный (аналоговый) – проводная линия.

• Радио каналы, включая спутниковую и сотовую связь,

• Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС), развивающиеся быстрее всего в силу их преимуществ.

Оценка возможностей каждого типа канала передачи информации приведена в таблице 4.

Таблица 4. Параметра каналов передачи информации.

Канал передачи информации	Средняя несушая частота	Полоса частот передачи	Скорость передачи в канале	Дополнитель-ные возможности
Телефонный аналоговый / цифровой	----	8 кГц	64 кбит /с	---
Радио каналы, спутниковая и сотовая связь	106 -1010 Гц	104 – 108 МГц	560 Мбит/с	Спектральное уплотнение
Волоконно-оптические линии связи	1014-15 Гц	1012 – 1014 Гц	1–10 Тбит/с (500-1000 Гбит/с)	Спектральное уплотнение

Сравнение аналогового и цифрового способа передачи информации:

Свойства аналогового способа передачи информации:

• Низкая помехозащищенность,

• Узкая полоса частот при передаче ( равна максимальной частоте самого сигнала).

Свойства цифрового способа передачи информации:

• Высокая помехозащищенность,

• Расширение в несколько раз полосы частот (по сравнению с аналоговым способом) для передачи информацию.

Таким образом, каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки.