- •Принципы функционирования физической среды передачи данных
- •1.1Теоретические основы передачи данных
- •2.1.1. Разные формы представления сигнала
- •Сигналы, данные, передача
- •Взаимосвязь пропускной способности канала и его полосы пропускания
- •Сигналы с ограниченной полосой пропускания.
- •1.2Представление данных на физическом уровне
- •Цифровые данные – Цифровые сигналы
- •1.2.1.1Потенциальный nrz код
- •1.2.1.2Биполярный код ami
- •1.2.1.3Биполярные импульсные коды
- •1.2.1.4Потенциальный код 2b1q
- •1.2.1.5Сигнальная скорость
- •Цифровые данные – Аналоговый сигнал
- •Аналоговые данные – Цифровый сигнал
- •Аналоговые данные – аналоговый сигнал
- •1.3Среды передачи
- •Магнитные носители
- •Витая пара
- •Коаксиальные кабели
- •Оптоволокно
- •1.4Беспроводная связь
- •Электромагнитный спектр
- •Радио передача
- •Микроволновая передача
- •Инфракрасные и миллиметровые волны
- •Видимое излучение
- •1.5Телефонные сети
- •Немного истории
- •Структура телефонной сети
- •Локальное соединение
- •Технологии xDsl
- •Магистрали и мультиплексирование
- •1.5.1.1Мультиплексирование с разделением частот
- •1.5.1.2Мультиплексирование с разделением длины волны
- •1.5.1.3Мультиплексирование с разделением по времени
- •1.5.1.4Стандарт sonet/sdh
- •Коммутация
- •1.5.1.5Коммутация каналов
- •1.5.1.6Иерархия коммутаторов
- •1.5.1.7Коммутаторы каскадные
- •1.5.1.8Коммутаторы с разделением времени
- •Системы х.25 с коммутацией пакетов
- •Цифровые сети с интегрированным сервисом (isdn)
- •1.5.1.9Архитектура n-isdn сетей
- •1.5.1.10Высокоскоростные isdn сети и atm сети
- •1.5.1.11Виртуальные каналы и коммутация каналов
- •Передача в atm сетях
- •1.5.1.12Атм переключатели
- •1.6Сотовая связь
- •Сотовые, радио телефоны
- •1.6.1.1Развитая мобильная телефонная система - amps
- •1.6.1.2Цифровая сотовая телефония
- •1.6.1.3Gprs служба
- •1.6.1.4Gprs служба изнутри
- •1.6.1.5Новый стандарт для 3g сетей
- •Услуги персональной связи
- •1.7Спутниковая связь
- •Геостационарные спутники
- •Низко орбитальные спутники
- •Спутники или оптоволокно?
- •Спутниковая связь в России
- •1.7.1.1Основные категории с3
- •1.7.1.2Персональная спутниковая связь
- •1.7.1.3Vsat сети
- •1.7.1.4Высокоскоростные спутниковые системы связи
- •1.7.1.4.1Система спутниковой связи и передачи данных astrolink
- •1.7.1.4.2Межрегиональная система спутниковой связи и передачи данных spaceway
- •1.7.1.4.3Спутниковая система для видеотелефонной связи в сша cyberstar
- •1.7.1.4.4Низкоорбитальная система спутниковой связи и передачи данных skybridge
- •1.7.1.4.5Система спутниковой связи и передачи данных teledesic
- •1.7.1.4.6Система спутниковой связи celestri
- •1.7.1.4.7Характерные особенности технической реализации систем
Взаимосвязь пропускной способности канала и его полосы пропускания
Максимальную скорость, с которой канал способен передавать данные, называют пропускной способностью канала или битовой скоростью.
В 1924 Найквист открыл взаимосвязь между пропускной способности канала и шириной его полосы пропускания.
Теорема Найквиста
Vmax data rate = 2H log2M бит/сек ,
Где Vmax data rate – максимальная скорость передачи H – ширина полосы пропускания канала, выраженная в Гц, М - количество уровней сигнал, используемых при передече. Например, из этой формулы следует, что канал с полосой 3КГц не может передавать двухуровневые сигналы быстрее 6000 бит/сек.
Эта теорема также показывает, что, например, бессмысленно сканировать линию чаще, чем удвоенная ширина полосы пропускания. Действительно, все частоты выше этой отсутствуют в сигнале, а поэтому вся информация, необходимая для восстановления сигнала будет собрана при таком сканировании.
Однако, теорема Найквиста не учитывает шум в канале, который измеряется как отношение мощности полезного сигнала к мощности шума: S/N. Эта величина измеряется в децибелах: 10log10(S/N)dB. Например, если отношение S/N равно 10, то говорят о шуме в 10 dB, если отношение равно 100, то - 20 dB.
На случай канала с шумом есть теорема Шеннона, по которой максимальная скорость передачи данных по каналу с шумом равна
H log2 (1+S/N) бит/сек.
где S/N - соотношение сигнал-шум в канале
Здесь уже не важно количество уровней в сигнале. Эта формула устанавливает теоретический предел, которой редко достигается на практике. Например, по каналу с полосой пропускания в 3000 Гц и уровнем шума 30dB (это характеристики телефонной линии) нельзя передать данные быстрее, чем со скоростью 30 000 бит/сек.
Сигналы с ограниченной полосой пропускания.
Рассмотрим теперь как влияют на скорость передачи данных спсобы их представления – сигналы.
Пусть мы хотим передать символ b в ASCII коде - 01100010. На рис. 2-2 а) показаны форма сигнала и основные гармоники. Коэффициенты этих гармоник могут быть получены из (1) в следующей форме,
.
На рис. 2-2 b-e) показана форма передаваемого сигнала, в зависимости от количества используемых гармоник.
Как мы уже отмечали в разделе 2.1.2, скорость передачи данных зависит от способа представления данных на физическом уровне и сигнальной скорости или скорости модуляции - скорости изменения значения сигнала. Эта скорость изменений сигнала в секунду измеряется в единицах, называемых бот. Если скорость изменения значения сигнала b бот, то это не означает, что данные передается со скоростью b бит/сек. Многое зависит способа кодирования сигнала: одно изменение значения может кодировать сразу несколько бит. Если используется 8 значений (уровней) сигнала, то каждое изменение его значения кодирует сразу 3 бита. Если используется только два значения сигнала, то скорость в битах равна скорости в ботах.
Рис. 2-2.
Если есть линия со скоростью b бит/сек, то для передачи 8 бит потребуется 8/b секунд. Следовательно, частота первой гармоники будет b/8 Гц. Телефонная линия позволяет передавать с максимальной частотой 3 000 Гц (это ее полоса пропускания). Максимальное число гармоник может быть 3000 8/b = 24000/b. Например, если мы хотим передавать данные со скоростью 9600 бит/сек, то сможем использовать не более 2 гармоник, т.е. сигнал, как на 2-2 а) будет передаваться как на 2-2 c), что переводит проблему качественной передачи в область фокусов.
Другой аспект способа кодирования – это спектр частот, необходимых для передач сигнала. При разных способах кодирования – он разный.