Лекция 3 Общие сведения о каналах связи для передачи дискретных данных

Реализация канала связи зависит от применяемого вида дискретной модуляции.

Если несущий сигнал - постоянный ток, то применяются только физические пары категории 3,4,5 и пр. Возможная дальность передачи при этом зависит от параметров линии и составляет от нескольких сотен метров (100, 200) до нескольких сотен километров (300-400).

Если несущий сигнал - переменный ток, то канал связи можно реализовать с помощью физических цепей или как канал ТЧ (в тональном диапазоне). Дальность связи при этом не ограничена.

С организационной точки зрения каналы связи делятся на коммутируемые и выделенные.

Если канал связи коммутируемый, то он создается из отдельных звеньев сети (на рисунке показаны двойной линией) с помощью коммутационных станции (на рисунке - КС) на время передачи информации:

Если канал связи выделенный, то он работает постоянно между двумя конечными пунктами, поэтому его называют “точка-точка”:

Если в один и тот же канал включается параллельно несколько оконечных пунктов, то такой канал называется многопунктовым, или, если один источник и несколько получателей информации, - “точка-многоточка”:

Способы повышения пропускной способности канала связи

Для повышения пропускной способности канала на одной физической паре организуют несколько каналов, создавая многоканальные системы. Для этого используют методы частотного разделения каналов (ЧРК) или временного разделения каналов (ВРК), называемые еще мультиплексированием.

При частотном мультиплексировании каждому подканалу предоставляется своя полоса частот в соответствии со скоростью передачи в границах допустимого частотного диапазона:

Учитывая не идеальность характеристик фильтров, между рабочими полосами каналов, необходимо оставить частотную полосу расфильтровки.

При временном мультиплексировании общий канал предоставляется подканалам периодически в течение цикла работы распределителя один раз. Определенный временной интервал цикла постоянно закреплен за конкретным подканалом:

На практике используется оба метода мультиплексирования.

Скорость передачи дискретной информации

Для оценки скорости передачи элементов сигнала вводят понятие скорость дискретной модуляции. Скорость дискретной модуляции определяется как количество элементарных импульсов, передаваемых за секунду:

где t₀ – длительность элементарного импульса.

Единицу скорости дискретной модуляции в честь изобретателя синхронного аппарата Ж.Э. Бодо именуют бодом. Один Бод есть скорость модуляции, при которой один элементарный импульс передается в 1 секунду.

Учитывая, что при последовательной передаче элементов кодовой комбинации , получаем выражение для нахождения скорости дискретной модуляции:

или

,

где - частота работы распределителя;

- количество элементарных импульсов, передаваемых за цикл работы распределителя;

= 1, 2, 3, … - кратность распределителя.

Скорость передачи полезной информации определяется количеством информации, переданной за единицу времени, обозначается буквой и имеет размерность бит/с. Скорость передачи полезной информации находится следующим образом:

где - количество информационных импульсов в кодовой комбинации.

Если используется двоичный код и однократной модуляции, то скорость передачи информации и скорость дискретной модуляции численно равны друг другу, т.е. .

В реальных условиях, если учесть, что в каждой кодовой комбинации могут быть служебные элементы и контрольные элементы , скорость дискретной модуляции будет больше скорости передачи информации , т.е. будет выполняться соотношение .

При многократной модуляции каждый элементарный импульс несет информации в ( - кратность модуляции) раз больше, чем при однократной. Тогда между и будет соотношение . Причем разница между и может быть в 2, 3 раза в соответствии с кратностью модуляции, т.е. .

Дискретные каналы связи можно характеризовать следующими параметрами:

1. Вероятность перехода 0 в 1 – Р(0→1).

2. Вероятность перехода 1 в 0 – Р(1→0).

3. Допустимая скорость дискретной модуляции – В.

4. Количество передаваемых сообщений – N.

5. Ширина полосы пропускания – F.

Если Р(0→1) и Р(1→0) есть величины постоянные для данного канала, то такой канал называется стационарным.

Если Р(0→1) и Р(1→0) есть функции времени для данного канала, то такой канал называется нестационарным.

Каналы, в которых Р(0→1) и Р(1→0)не зависят от значений ранее принятых элементов, называются каналами без памяти.

Если Р(0→1) и Р(1→0) зависят от ранее принятых элементов, то такой канал называется каналом с памятью.

Если Р(0→1)= Р(1→0), то канал называется симметричным.

Если Р(0→1)≠ Р(1→0), то канал называется несимметричным.

(Большинство кабельных и радиорелейных каналов симметричны и обладают памятью. Каналы космической связи симметричны и памятью не обладают).

Между допустимой скоростью дискретной модуляции B (Бод) и шириной полосы пропускания канала F (Гц) существует зависимость, называемая пределом Найквиста: