Балтийский федеральный университет имени И. Канта

Физико-технический факультет

Утверждаю

Заведующий кафедры

к.т.н., доцент

А. Шпилевой

«___»_________ 200__ г.

Л Е К Ц И Я № 5

Тема: «Общие сведения о дискретных каналах»

Текст лекции по дисциплине: «Основы передачи дискретных сообщений»

Обсуждена и одобрена на заседании кафедры

протокол №___ от «___»___________200__г.

Г. Калининград 2012 г.

Текст лекции № 5

по дисциплине: «Основы передачи дискретных сообщений»

Введение

Развитие вычислительных сетей потребовало передачи при межмашинном обмене данными больших объемов цифровой информации с высокой скоростью и верностью. Именно поэтому возникла проблема проектирования средств организации каналов передачи данных эффективно использующих пропускную способность существующих непрерывных каналов электросвязи и базирующихся на современной технике и технологии цифровых интегральных схем.

Базовые функции по согласованию источников и приемников данных с непрерывными частотно-ограниченными каналами возложена на устройства преобразования сигналов (УПС), которые в значительной мере определяют такие характеристики цифровых каналов, как скорость и верность. Поэтому разработка УПС, обеспечивающих требуемые информационные характеристики систем передачи сигналов данных между территориально удаленными оконечными пунктами, является одной из актуальных задач, входящих в комплекс проблем технического обеспечения межмашинного обмена информацией в вычислительных сетях. Основной задачей создания УПС было сделать такой «переводчик», который позволил бы преобразовывать цифровой сигнал, более понятный ЭВМ или терминалу, в используемый в телеграфных, телефонных и некоторых других каналах связи аналоговый сигнал.

Когда устройства ООД ( Оконечное Оборудование Данных – им может быть ЭВМ, терминал и пр.) обмениваются данными друг с другом с использованием, например, телефонной линии, сигнал должен приспособиться к ориентированному на речь аналоговому миру. Однако устройства ООД взаимодействуют посредством цифровых (дискретных) сигналов. Форма цифрового сигнала существенно отличается от формы аналогового сигнала. Сходство состоит в том, что сигнал непрерывен, повторяет самого себя и периодичен, но он очень отличается тем, что дискретен – изменения состояния (уровня электрического напряжения) очень резкие. ЭВМ и терминалы используют цифровые, двоичные формы, поскольку полупроводниковые транзисторы в своей основе - дискретные приборы с двумя состояниями. Цифровая передача реализована в настоящее время во многих системах, к примеру - в локальных сетях, где машины не удалены на большое расстояние, и есть возможность связать их общей шиной. Также она широко используется при непосредственной связи между компьютерами через асинхронные порты (так называемые нульмодемы). Цифровая передача имеет ряд явных преимуществ по сравнению с аналоговыми системами связи. Однако аналоговые каналы все еще доминируют в местных системах подключения устройств ООД к каналам телефонных служб.

1. Назначение и классификация устройств преобразования сигналов

Устройства преобразования сигналов (УПС) предназначены для формирования и приёма сигналов, непосредственно передающихся по каналу связи. Совместно с каналом связи УПС образуют дискретный канал.

В зависимости от скорости передачи информации различают низкоскоростные УПС – скорость передачи информации до 300 бит / с; среднескоростные обеспечивают работу со скоростями выше 300 бит / с (это скорости 600, 1200, 2400, 4800, 7200, 9600 … 56000 бит / с) по стандартному телефонному каналу; высокоскоростные обеспечивают работу по каналам первичной, вторичной и третичной широкополосных групп. Скорости передачи информации в этих каналах составляют соответственно десятки, сотни и тысячи килобит в секунду.

В низко- и среднескоростных УПС до 1200 бит / с используется частотная модуляция. Для работы со скоростью 2400 бит/с и выше уже применяется фазовая (относительная фазовая) и амплитудно-фазовая модуляции.

Спектр двоичных единичных элементов, поступающих на вход УПС с выхода кодера канала, лежит в диапазоне от 0 до (где – максимальная частота спектра, определяемая длительностью единичного элемента). В то же время полоса пропускания канала находится в диапазоне где как правило, больше нуля, отсюда вытекает задача номер один – задача преобразования исходного спектра таким образом, чтобы сигнал «прошел» через канал (задача переноса исходного спектра в диапазон ). Кроме этого надо сформировать сигнал, посылаемый в канал связи так, чтобы обеспечить достаточно высокую скорость передачи информации (бит / с) в канале связи и при этом получить достаточно высокую помехоустойчивость. Поставленные требования противоречивы, что интуитивно понятно.

Задача проектирования УПС, как и любого другого узла аппаратуры ПДС, является оптимизационной задачей. При этом отыскивается наилучший по некоторому критерию вариант преобразования сообщений на передаче и приеме при заданных ограничениях. Такими ограничениями обычно выступают характеристики сообщения, канала связи и требования к характеристикам дискретного канала. В качестве критерия оптимизации обычно выбирается одна из характеристик дискретного канала: верность, скорость, задержка передачи сообщения или сложность УПС. В инженерной практике создаются УПС, более или менее близкие к теоретически оптимальным, но обязательно удовлетворяющие всем требованиям к характеристикам дискретного канала.

Выводы

Таким образом, в ходе рассмотрения первого вопроса удалось:

1. Рассмотреть назначение и классификация устройств преобразования сигналов, а также определить, что задача проектирования УПС, как и любого другого узла аппаратуры ПДС, является оптимизационной.