Klasifikácia systémov prenosu údajov. Charakteristika procesu prenosu údajov

V systémoch administratívneho riadenia sa informácie prenášajú tak prenášaním (prepravou) informačných dokumentov kuriérom (alebo poštou), ako aj pomocou systémov na automatizovaný prenos informácií komunikačnými kanálmi.

Ručné prenášanie a mechanické prenášanie dokumentov sú veľmi bežné spôsoby prenosu informácií v inštitúciách. Táto metóda s minimálnymi kapitálovými nákladmi plne zabezpečuje spoľahlivosť prenosu informácií predtým zaznamenaných v dokumentoch a kontrolovaných

Súbor prostriedkov používaných na prenos informácií sa bude nazývať informačným prenosovým systémom (IS).

Ryža. 1. Bloková schéma prenos informácií

Obrázok 1 zobrazuje zovšeobecnenú blokovú schému automatizovaného systému prenosu informácií riadeného priamo v jeho registračných bodoch. Účinnosť (rýchlosť) prenosu je nízka a uspokojí len veľmi nenáročného užívateľa. Na rýchle doručenie informácií sa používajú systémy automatizovaného prenosu informácií.

Zdroj a spotrebiteľ informácií nie sú priamo zahrnuté v spoločnom podniku – sú účastníkmi prenosovej sústavy. Účastníkmi môžu byť počítače, LAN routery, úložné systémy, telefóny, pagery, rôzne senzory a akčné členy, ako aj ľudia. Štruktúru spoločného podniku možno rozdeliť na:

prenosový kanál (komunikačný kanál - CS);

vysielač informácií;

prijímač informácií.

Vysielač slúži na konverziu správy prijatej od účastníka na signál prenášaný cez komunikačný kanál, prijímač - na konverziu signálu späť na správu prijatú účastníkom.

V ideálnom prípade by počas prenosu mala existovať vzájomná korešpondencia medzi prenášanými a prijímanými správami. Avšak pod vplyvom rušenia, ktoré sa vyskytuje v komunikačnom kanáli, v prijímači a vysielači, môže byť táto korešpondencia skreslená a potom hovoria o nespoľahlivom prenose informácií.

Hlavné kvalitatívne ukazovatele systému prenosu informácií sú:

priepustnosť,

Dôveryhodnosť

spoľahlivosť práce.

Priepustnosť systému (kanál) prenosu informácií - najväčšie teoreticky dosiahnuteľné množstvo informácií, ktoré je možné preniesť systémom za jednotku času. Priepustnosť systému je určená fyzikálnymi vlastnosťami komunikačného kanála a signálu. Maximálna možná rýchlosť prenosu dát na tomto kanáli závisí od šírky pásma kanála. Na určenie maximálnej možnej rýchlosti potrebujete poznať tri hlavné parametre komunikačného kanála a tri hlavné parametre signálu prenášaného cez tento kanál.

1. Parametre kanála:

· Fk, - šírka pásma kapal komunikácie, alebo inými slovami, frekvenčné pásmo, ktoré je kanál schopný prechádzať bez zavedenia viditeľného normalizovaného útlmu signálu;

· hk - dynamický rozsah, rovný pomeru maximálnej povolenej úrovne signálu v kanáli k úrovni rušenia normalizovanej pre tento typ kanálov;

· Тk, - čas, počas ktorých sa kanál používa na prenos dát.

Hlasitosť komunikačného kanála:

Vk = Fk ∙ Hk ∙ Tk

2. Parametre signálu:

Fc - šírka frekvenčného spektra signálu, ktorý sa chápe ako interval

na stupnici frekvenčného spektra obsadeného signálom;

Hs - dynamický rozsah, čo je pomer priemeru

výkon signálu na priemerný výkon rušenia v kanáli;

Ts - trvanie signálu, teda doba jeho existencie. Súčin troch menovaných parametrov určuje, resp.

Hlasitosť signálu:

Vk = Fc ∙ Hc ∙ Tc

Jeden z tvorcov teórie informácie K. Shannon ukázal, že množstvo informácií na úroveň (podľa Shannona), ktorú signál nesie, úmerná hlasitosti tohto signálu; na druhej strane naplnenie nerovnostiVk > Fc je nevyhnutná podmienka pre možnosť neskresleného prenosu daného signálu cez daný kanál, to znamená, že v tomto prípade je takýto prenos v zásade prípustný.

Na priamu realizáciu uvedenej možnosti musia byť splnené nevyhnutné a dostatočné podmienky pre „neskreslený prenos“:Vk ≥ Fc, Hk ≥ NS Vk ≥ TS.

Koordinácia signálu s komunikačným kanálom a multiplexovanie kanálov pri prenose signálov z rôznych zdrojov cez ne spočíva práve v takej transformácii parametrov signálu, aby sa nevyhnutná podmienka pre možnosť prenosu zmenila na dostatočnú.

Existuje ďalší vzťah, ktorý dokázal Shannon, ktorý vyplýva z vyššie uvedeného, ​​umožňuje vám počítať priamomaximálna možná prenosová rýchlosť údaje kanála:

C = F ∙ log2 (1+ Pc/ Psh)

kdeOD - maximálna možná rýchlosť v bitoch/s,F- šírka pásma komunikačného kanála v hertzoch,Rs - výkon signálu, Rsh - výkon šumu.

Z tohto pomeru (ako aj z predchádzajúcich) vyplýva, že je možné zvýšiť rýchlosť prenosu dát v komunikačnom kanáli buď zvýšením výkonu signálu, alebo znížením výkonu šumu. Zvýšenie výkonu signálu je obmedzené hodnotou prípustnej úrovne výkonu signálu v kanáli a výkonom vysielača (výkonné vysielače majú veľké rozmery a náklady). Zníženie sily rušenia je možné dosiahnuť použitím káblov, ktoré sú dobre tienené pred rušením (čo tiež nie je lacné). Ale to nie sú všetky ťažkosti - hlavná vec je, že rýchlosť závisí od logaritmu pomeru signálu k šumu, teda napríklad zdvojnásobenie výkonu vysielača pri typickom pomerepc / rsh = 100 zvýši maximálnu možnú rýchlosť len o 15 %. Rýchlosť prenosu informácií sa meria v bitoch/s a v baudoch. Počet zmien v parametri informácie o signáli za sekundu sa meria v baudoch. Baud je rýchlosť, ktorou sa prenáša jeden signál (napríklad impulz) za sekundu, bez ohľadu na to, ako veľmi sa mení. Jednotka merania bit/s zodpovedá jedinej zmene signálu v komunikačnom kanáli a jednoduchým spôsobom kódovania signálu; keď je akákoľvek zmena iba jedna, možno predpokladať, že: 1 baud = 1 bit/s; 1 kbaud = 103 bps; 1 Mbaud = 106 bps atď. Ak dátový prvok môže byť reprezentovaný nie dvoma, ale veľkým počtom hodnôt ktoréhokoľvek parametra signálu, to znamená, že zmena signálu nemusí byť jednoduchá, hodnota 1 baud > 1 bit za sekundu. Napríklad, ak sú merané (informačné) parametre signálu fáza a amplitúda sínusoidy a štyri fázové hodnoty a dve hodnoty amplitúdy sa líšia, potom môže mať informačný signál 23 = 8 rôznych stavov. Potom bude rýchlosť prenosu dát SP s hodinovou frekvenciou 9600 Hz 9600 baudov, ale 9600 3 = bps.

Spoľahlivosť prenos informácie - prenos informácie bez jej skreslenia.Spoľahlivosť práce - plný a správny výkon systému všetkých jeho funkcií.

Vysielač a prijímač alebo inak -zariadenia na prenos dát (ADD), priamo prepojiť koncové zariadenia - koncové zariadenia (zdroj a prijímač informácií) s komunikačným kanálom. Príklady bankomatov zahŕňajú modemy, terminálové adaptéry, sieťové karty atď. Bankomat funguje na fyzickej vrstve, pričom je zodpovedný za prenos a príjem signálu požadovaného tvaru a výkonu na fyzické médium (komunikačná linka).

V rámci diaľkového SP možno použiť aj ďalšie zariadenia na zlepšenie kvality signálu ("zosilnenie" signálu) a na vytvorenie súvislého fyzického alebo logického kanála medzi účastníkmi. Týmito zariadeniami sú opakovače, prepínače, rozbočovače, smerovače, multiplexory. Medziľahlý aparát tvorí niekedy pomerne zložitý tzvprimárna sieť, ale nenesie žiadnu funkčnú záťaž - mala by byť pre účastníka neviditeľná (transparentná).

Komunikačná linka a komunikačný kanál nie sú to isté.

Komunikačná linka (LAN) - toto jefyzické prostredie, cez ktoré sa prenášajú informačné signály. V jednej komunikačnej línii môže byť niekoľko komunikačných kanálov organizovaných podľa času, frekvenčného kódu a iných typov oddelenia - potom sa o nich hovorílogické (virtuálne)kanálov. Ak kanál úplne monopolizuje spojenie, potom ho možno nazvať fyzickým kanálom, v takom prípade je rovnaký ako odkaz. Hoci je napríklad prípustné hovoriť o analógovom alebo digitálnom komunikačnom kanáli, ale deklarovať analógovú alebo digitálnu komunikačnú linku, keďže linka je len fyzickým médiom, v ktorom možno vytvárať komunikačné kanály rôznych typov. Avšak aj keď hovoríme o fyzickej viackanálovej linke, často sa označuje ako komunikačný kanál. Siete LAN sú nepostrádateľným článkom v akomkoľvek systéme prenosu informácií.

Systémy prenosu informácií (ITS) sa používajú na prenos správ od jedného účastníka k druhému. Správy môžu byť diskrétne alebo nepretržité. Diskrétne správy sú sekvencie symbolov a počet rôznych symbolov je konečný. Príkladmi diskrétnych správ sú telegrafické správy, telekódové správy atď. Informačné zdroje, ktoré vytvárajú diskrétne správy, sa nazývajú diskrétne. Nepretržité správy sú nepretržité funkcie času. Informačné zdroje, ktoré vytvárajú súvislé správy, sa nazývajú nepretržité. Príkladmi nepretržitých správ sú reč, hudba, hodnoty niektorých parametrov, ktoré sa časom menia atď.

SPI určené na prenos diskrétnych správ sa nazývajú diskrétne alebo digitálne a SPI určené na prenos nepretržitých správ sa nazývajú nepretržité alebo analógové.

kanály, v ktorých sa prenášajú diskrétne správy sa nazývajú diskrétne a kanály, v ktorých sa prenášajú nepretržité správy, sa nazývajú nepretržité. Prenos nepretržitých správ je možný aj v diskrétnej forme. Na to je potrebné premeniť nepretržité správy zo zdroja nepretržitých informácií na diskrétne a diskrétne správy sa budú prenášať cez kanál, t.j. kanál bude diskrétny.

Nahradenie nepretržitých správ samostatnými správami vždy vyrábané s uvedenou presnosťou. Aby ste to dosiahli, mali by ste rozšíriť súvislú správu v sérii (1.8) z hľadiska ortogonálnych funkcií, t. j. reprezentovať správu v nasledujúcom tvare:

kde expanzné koeficienty, ortogonálne funkcie tvoriace systém ortogonálnych funkcií. Dve funkcie (alebo dva signály) sa nazývajú ortogonálne, ak spĺňajú integrálny vzťah (1.9)

Tu je energia funkcie (signálu) Definícia (2.2) platí pre všetky systémy ortogonálnych funkcií, napr.

časovo obmedzené (konečné) a za to, že majú nekonečnú dĺžku. Koeficienty expanzie sa nachádzajú podľa rovnosti (1.10)

Ak systém ortogonálnych funkcií pozostáva z komplexných funkcií, potom sa expanzia zapíše, ako pre reálne funkcie, vo forme (2.1) a podmienka ortogonality a koeficienty expanzie sú definované takto:

Pri porovnaní (2.3), (2.5) s definíciou korelačných funkcií, napríklad s (1.21), môžeme vidieť, že expanzné koeficienty sú korelačné koeficienty medzi správou a funkciami. Séria (2.1) vo všeobecnosti obsahuje nekonečné číslo podmienok. Vzhľadom na požadovanú presnosť je možné v expanzii vždy ponechať konečný počet členov, pričom sa vynechajú tie, ktoré majú malý vplyv na (2.1). Zároveň dostávame

je určená vyradenými podmienkami rozšírenia (2.1). Voľbou je možné zabezpečiť, že esad, kde esad je špecifikovaná hodnota strednej kvadratickej chyby.

Reprezentácia (2.6) znamená, že správa s daným stupňom presnosti je úplne určená konečnou množinou expanzných koeficientov. Potom je potrebné nahradiť konečnú množinu expanzných koeficientov konečnou množinou symbolov, ktoré musia byť prenášané cez diskrétne kanál.

Výber systému ortogonálnych funkcií a spôsobu prevodu koeficientov expanzie na symboly je určený vlastnosťami

správu a požadovanú presnosť jej reprodukcie. Napríklad; ak je spektrum správ obmedzené na šírku, potom je z praktického hľadiska vhodné reprezentovať ho vo forme Kotelnikovovho radu, v ktorom

Funkcia sa nazýva funkcia vzoriek V tomto prípade je správa nahradená sekvenciou vzoriek, ktoré nasledujú za sebou s intervalom Kvantovaním vzoriek amplitúdou získame konečný počet rôznych hodnôt Pri kvantovaní pomocou amplitúdy , dôjde ku kvantizačnej chybe, ktorá je tým menšia, čím viac úrovní kvantovania. Na základe požadovanej vernosti reprodukcie správy možno nájsť požadovaný počet úrovní kvantizácie. Po kvantovaní zistíme, že správa je určená konečnou množinou kvantovaných vzoriek. Nahradením jednej alebo druhej kvantovanej vzorky jej symbolom dostaneme príležitosť prenášať súvislú správu vo forme diskrétnej.

Pre ďalšie vlastnosti správy sa môže ukázať ako praktickejšie z praktického hľadiska ďalšie rozšírenie z hľadiska ortogonálnych funkcií. Napríklad, ak je správa rozdelená na segmenty trvania, potom na každom segmente môže byť správa reprezentovaná ako Fourierova séria, v ktorej

Exponent (2.9) je periodická funkcia s bodkou.Okrem vyššie uvedených je známe veľké množstvo iných systémov ortogonálnych funkcií, z ktorých mnohé našli uplatnenie v STS.

Je potrebné poznamenať, že systémy ortogonálnych funkcií sú v matematike široko používané na riešenie rôznych problémov. Ortogonálne funkcie používané v SPI na prenos správ sa budú nazývať ortogonálne signály. V súlade s tým sú sady takýchto signálov systémami ortogonálnych signálov. Použitie ortogonálnych signalizačných systémov na reprezentáciu súvislých správ ako riadkov je jedným z príkladov použitia signalizačných systémov v STS. Z (2.2), (2.4) vyplýva, že signály takýchto systémov musia spĺňať jedinú podmienku, ortogonalitu.

Viackanálové systémy prenosu informácií. Potreba výmeny informácií medzi mnohými účastníkmi viedla k vybudovaniu viackanálových systémov prenosu informácií. Každý multikanálový SPI pracuje vo svojom vlastnom frekvenčnom rozsahu, ktorý je určený jeho účelom. Predplatitelia zahrnutí do viackanálového SPI pracujú v spoločnom frekvenčnom pásme, v rámci ktorého je každý z nich vybavený kanálom na prenos informácií.

Vytvorenie viackanálovej SDN od mnohých predplatiteľov sa môže uskutočniť dvoma spôsobmi kombinovania predplatiteľov. Jeden.

jeden z nich budeme nazývať centralizované združenie a druhý - autonómny. Pri centralizovanom spojení sa výmena informácií medzi dvoma účastníkmi uskutočňuje prostredníctvom centrálnych staníc na obr. 2.1, a a b). Pri prenose informácií na veľké vzdialenosti od účastníkov jednej zóny sa najskôr zlúči vo vlastnej centrálnej stanici a na obr. 2.1, a), potom je zaslaná po linke do CA inej zóny, po ktorej je rozdelená medzi účastníkov tejto zóny. Na obr. 2.1 a šípky znázorňujú cestu prenosu informácií medzi účastníkmi.Takéto viackanálové SPI nazvime viackanálové centralizované lineárne systémy (MCLS). MTsLS zahŕňa rádiové reléové linky, rádiové telemetrické systémy atď.

Centralizované združenie účastníkov sa môže použiť aj na výmenu informácií medzi účastníkmi v rámci tej istej zóny (obr. 2.1, b). Vyžaduje si to jednu CA. Šípky na obr. 2.1, b ukazuje cestu! absolvovanie; informácie medzi účastníkmi Z obr. 2.1, b je možné vidieť, že prenos informácií sa uskutočňuje pozdĺž polomerových vektorov vstupujúcich a vychádzajúcich z centrálnej stanice. Z tohto dôvodu sa takéto viackanálové STS môžu nazývať viackanálové centralizované radiálne systémy (MCRS). Príkladmi ICRS sú rádiové komunikačné systémy pre civilné služby, systémy riadenia letovej prevádzky, riadiace systémy rádiového riadenia atď.

V tých prípadoch, kde nie je zaznamenaná linearita alebo radialita, sa viackanálové STS s centralizovaným multiplexovaním budú nazývať viackanálové centralizované systémy (MCS).

Ďalší spôsob kombinovania účastníkov je autonómny, pri ktorom si účastníci vymieňajú informácie priamo medzi sebou (obr. 2.1, c). Nie je potrebná centrálna stanica. Takéto SNS budeme nazývať viackanálové autonómne systémy (MAC). Príkladmi MAC sú nízkoúrovňové rádiové komunikačné systémy (vojenské, vidiecke), veliteľské rádiové riadiace systémy atď.

MDS umožňuje vytvoriť efektívnejšiu výmenu informácií medzi mnohými účastníkmi, lepšie využitie pridelených frekvenčných pásiem a času. Prítomnosť CA však spôsobuje, že MCA je zraniteľnejší ako MAC, pretože CA zlyhal

vedie k zlyhaniu celého MCS. Prítomnosť CA v mnohých prípadoch vo všeobecnosti komplikuje STS a zvyšuje jeho náklady. Okrem toho je v niektorých prípadoch v súlade s taktickými a technickými požiadavkami použitie CA jednoducho nemožné. Z týchto dôvodov sa MDC a MAC budú organicky dopĺňať pri vytváraní Unified Automated Communications System (EACC).

Treba poznamenať, že v niektorých prípadoch môže byť viackanálový STS vytvorený ako s centralizovaným združením účastníkov, tak aj s autonómnym. V takýchto prípadoch by sa mal spôsob kombinovania vykonať s prihliadnutím na taktické, technické a ekonomické požiadavky. Okrem toho je možné spoločne využívať centralizované aj autonómne združenia.

Metódy zhutnenia a oddelenia kanálov a predplatiteľov. V závislosti od účelu je každému SPI pridelený určitý frekvenčný rozsah, ktorý sa ďalej nazýva spoločné frekvenčné pásmo (spoločné pre všetkých účastníkov). Využitie spoločného frekvenčného pásma účastníkmi je určené metódami zhutnenia (umiestnenie spektra signálov všetkých účastníkov do spoločného pásma) a separácie (výber účastníckych signálov). Keďže ten či onen kompresný spôsob jednoznačne určuje separačnú metódu (platí to aj naopak), tak v budúcnosti budeme kompresné a separačné metódy klasifikovať podľa separačných metód.

Existujú tri spôsoby oddeľovania informácií rôznych účastníkov prenášaných cez kanály, ktoré sú im pridelené. Metóda frekvenčného delenia (PD) (pozri napríklad) spočíva v tom, že každému účastníkovi je pridelené vlastné účastnícke frekvenčné pásmo (frekvenčný kanál) v rámci celkového frekvenčného pásma systému. V tomto prípade sa účastnícke frekvenčné pásma neprekrývajú, ale účastnícke signály sa prekrývajú v čase. Metóda časového delenia (BP) spočíva v tom, že každý účastník pracuje vo svojom vlastnom časovom intervale (časovom kanáli), počas ktorého ostatní účastníci neprenášajú informácie. Spektrá abonentov zaberajú celé spoločné frekvenčné pásmo a úplne sa prekrývajú. Metóda kódového delenia (CR) spočíva v tom, že delenie sa vykonáva podľa formy signálov, ktoré používa konkrétny účastník, pričom účastníci súčasne pracujú v spoločnom frekvenčnom pásme.

Ako prvé sa použilo frekvenčné delenie, pretože bolo známe skôr ako iné metódy a bolo celkom jednoducho implementované v praxi. Vývoj techník pulznej modulácie viedol k vzniku časového delenia. Pozornosť na oddelenie kódov upriamila práca Kostasa v roku 1959. Treba si však uvedomiť, že základy oddeľovania informácií podľa tvaru signálov (základy lineárneho výberu) vyvinul D.V. Ageev v roku 1935.

STS s frekvenčným a časovým delením boli študované veľmi podrobne. Boli vytvorené metódy na výpočet a navrhovanie takýchto SPI, aj keď stále prebieha výskum na nich.

zlepšenie. Iná situácia je v prípade kódového delenia DD. Pretože oddelenie kódov je založené na rozdiele signálov, konštrukcia takýchto STS a ich charakteristiky sú určené výberom signálov a ich vlastnosťami. Zvyčajne je počet účastníkov dosť veľký, takže výber signálov pre STS s RR je redukovaný na definíciu signálových systémov s požadovanými vlastnosťami. Vývoj SPI s RR viedol k výskumu v oblasti teórie signálnych systémov, ktorého hlavné výsledky budú prezentované neskôr.

SPI s CR sú adresné systémy, pretože signály účastníka zohrávajú úlohu jeho adresy. Adresové SPI možno rozdeliť do dvoch tried - synchrónne adresné systémy (SAS) (pozri napríklad) a asynchrónne adresné systémy (AAS) (pozri napríklad). Prvé sa používajú hlavne v prípade centralizovaného združenia predplatiteľov a druhé - v autonómnom.

V SAS sa informácie prenášajú tak, že nosiče informácií spĺňajú podmienku ortogonality (2.2), t.j. ak účastníci používajú signály so spektrom, potom pre rovnosti nastávajú

Všimnite si, že podmienky ortogonality (2.10), (2.11) sú špeciálnymi prípadmi lineárnej nezávislosti signálov. Ak platí rovnosť (2.10), platí aj (2.11). Ak sú signály lineárne nezávislé, potom sú oddelené bez vzájomného rušenia. V praxi sa zvyčajne používajú ortogonálne signály.

Keďže ortogonalita je narušená časovými posunmi, je potrebné mať časovú synchronizáciu na zabezpečenie ortogonality. V SAS sa teda prenos informácií rôznymi účastníkmi uskutočňuje pomocou ortogonálnych signálov, ktoré sú medzi nimi časovo synchronizované. Prítomnosť synchronizácie vedie k tomu, že v SAV nedochádza k vzájomnému rušeniu.

Treba poznamenať, že vzájomné rušenie v princípe vždy existuje v SPI s PD, pretože signály s konečným trvaním majú nekonečne rozšírené spektrá a krížové filtre prechádzajú všetkými frekvenciami s konečným útlmom. Z týchto dvoch dôvodov časť energie signálu ľubovoľného kanála v PD SID spadá do akéhokoľvek kanála, čo vytvára vzájomné rušenie. Výberom signálov (zníženie emisií „mimo pásma“) a filtrov (zvýšenie útlmu mimo priepustného pásma), umiestnením kanálov na frekvenciu, môžete znížiť vzájomné rušenie na prijateľnú úroveň.

V AAS neprebiehajú rovnosti (2.10), (2.11), preto v takýchto systémoch dochádza k vzájomnému rušeniu medzi účastníkmi, čo sa niekedy nazýva "neortogonálny šum". V dôsledku vzájomného rušenia bude počet súčasne pracujúcich účastníkov v AAS s rovnakou odolnosťou voči šumu menší ako v synchrónnych. Pri budovaní AAS však nie je potrebné zabezpečiť synchronizáciu účastníkov v čase a frekvencii. To je významná výhoda AAS oproti synchrónnym systémom, najmä v prípadoch, keď nie je možné zabezpečiť časovú synchronizáciu účastníkov roztrúsených na veľkej ploche, z tohto dôvodu boli vyvinuté AAS.

V CAS a AAS je na zabezpečenie prevádzky veľkého počtu účastníkov potrebné mať aspoň rovnaký počet rôznych signálov. Keďže signály nie je možné voliť ľubovoľne, pre takéto STS je potrebné použiť signálne systémy s určitými vlastnosťami. Výber signalizačných systémov sa venuje najmä ďalšiemu materiálu. Riešenie otázok výberu signálnych systémov je do značnej miery determinované účelom STS a jeho charakteristikami. Hlavnými charakteristikami SPI sú odolnosť proti hluku a účinnosť. Pod odolnosťou proti šumu STS rozumieme jeho schopnosť odolávať rušeniu a pod účinnosťou - využitie celkového frekvenčného pásma, času a výkonu vysielača.

Pretože každý STS pozostáva z kanálov (v obmedzujúcom prípade jedného), je najprv potrebné zvážiť odolnosť proti šumu a účinnosť jedného kanálu, t.j. jednokanálového STS. Urobme to na príklade diskrétneho SPI určeného na prenos diskrétnych správ.

Úvod

Dnešná realita života vyžaduje, aby si človek uvedomoval všetky najnovšie udalosti, správy z finančného a politického sveta, ako aj okamžite reagoval na akékoľvek zmeny, ktoré sa dejú vo svete. Osoba potrebuje neustálu výmenu údajov. Obchodovanie je nápadným príkladom takejto závislosti od informačných komunikačných kanálov. Osoba hrajúca na burze musí mať všetky informácie, ktoré ovplyvňujú kotácie akcií. Okrem toho potrebuje internet, aby včas vykonal zmeny vo svojich čipoch, inak nebude mať zisk. Vzhľadom na to, že káblové, satelitné a mobilné komunikačné linky sa teraz aktívne rozvíjajú, môže mať takáto osoba pre každý prípad neustále fungujúci kanál a často aj záložný. Tento príklad dokazuje relevantnosť výskumnej témy.

Cieľom práce je študovať možnosti, ako aj študovať výhody a nevýhody moderných systémov prenosu dát.

Na dosiahnutie tohto cieľa sa v práci riešia tieto úlohy:

klasifikácia systémov prenosu údajov;

podrobné zváženie všetkých typov systémov prenosu údajov;

stručný popis hlavných výrobcov moderných zariadení pre systémy prenosu údajov

Pojem systému prenosu údajov a ich klasifikácia

Systém prenosu údajov - systém určený na prenos informácií v rámci rôznych infraštruktúrnych systémov organizácie a medzi nimi, ako aj s externými systémami. Definícia systémov prenosu údajov je na prvý pohľad veľmi jednoduchá a krátka. Za týmito slovami sa však skrýva veľký význam tohto systému nielen pre iné technické systémy, ale aj pre obchodné procesy modernej organizácie ako celku. Systém prenosu dát je priamo alebo nepriamo hlavnou technickou zložkou výkonu takmer všetkých stredných a veľkých organizácií, ako aj mnohých malých spoločností využívajúcich moderné nástroje riadenia podniku.

Historicky sa stalo, že systém prenosu dát sa každým rokom stáva čoraz univerzálnejším médiom na prenos širokej škály informácií, ako medzi koncovými užívateľmi, tak aj medzi systémovými (servisnými) zariadeniami. Čím väčšia je univerzálnosť, tým väčšie sú požiadavky na tento systém.

Systém prenosu údajov pozostáva z niekoľkých komponentov, určených v závislosti od úloh, ktoré sa majú riešiť. Ich zoznam nie je ani zďaleka úplný:

vypínače,

smerovače,

firewally a mosty

multiplexory,

rôzne prevodníky fyzického média a dátových rozhraní,

bezdrôtové prístupové body

vybavenie klienta,

softvér na správu zariadení.

Takmer všetky moderné inžinierske systémy tiež obsahujú vstavané komponenty na organizáciu prenosu heterogénnych údajov (služba „horizontálna“ prevádzka medzi zariadeniami, riadiace údaje medzi riadiacim centrom a zariadeniami, multimediálna prevádzka), ktoré priamo súvisia so systémami prenosu údajov.

Najväčšou sieťou na prenos dát je internet. Internet je teraz celosvetovou sieťou vzájomne prepojených počítačov. Internet umožňuje každému používateľovi s prístupom k sieti prístup ku všetkým informačným zdrojom uloženým na stránkach (serverových počítačoch) po celom svete. Internet poskytuje elektronickú poštu, ktorá vám umožňuje posielať správy iným používateľom siete a prijímať od nich správy. Internet tiež umožňuje prenášať súbory medzi počítačmi a pomocou špeciálnych programov (prehliadačov) vyhľadávať a zobrazovať na displeji akékoľvek informácie dostupné na internete. A toto nie je úplný zoznam.

S narastajúcou rozmanitosťou informácií dostupných na internete (urobil sa úžasný kvalitatívny skok od jednoduchých textových súborov ku komplexnej grafike, animácii, prenosu audio a video signálu) rastie potreba organizácie vysokorýchlostného prístupu, ktorý vám umožní prijímať všetky rôzne informácie dostupné na internete.

Dátové siete môžu byť káblové, čo znamená prepojenie počítačov pomocou káblov, alebo bezdrôtové, v ktorých sa spojenie uskutočňuje prostredníctvom rádiových vĺn, vzduchom.

Bezdrôtové pripojenie vám umožňuje pracovať na počítačoch kdekoľvek v domácnosti bez potreby káblov. Ukladanie káblov je nákladné, nevzhľadné a môže byť nebezpečné, ak zostanú voľne položené na podlahe.

Drôtové systémy prenosu dát možno rozdeliť na systémy využívajúce telefónne káble s krútenou dvojlinkou a systémy využívajúce káble z optických vlákien – do tejto kategórie by mali byť zahrnuté aj systémy, ktoré spolu s káblami z optických vlákien používajú aj koaxiálne káble.

Klasifikácia systémov prenosu údajov je znázornená na obrázku 1.

Obrázok 1 - Klasifikácia systémov prenosu údajov

Uvažujme všetky tieto kategórie podrobnejšie a začnime v opačnom poradí - od doteraz najexotickejších bezdrôtových systémov cez pomerne drahé systémy z optických vlákien až po tie najdemokratickejšie, najrozšírenejšie, a teda pohodlnejšie na ovládanie a ovládanie skrútených-systémov. spárovať telefónne káble.

Ryža. 42. Klasifikácia

telekomunikačné prenosové systémy

Prenosové systémy sa líšia v závislosti od

Miesta použitia v sieti (kmeňové, zónové, lokálne),

Počet organizovaných PM kanálov, t.j. kapacita systému (K-3600, IKM - 480 atď.),

Spôsob prenosu telekomunikačných signálov (FM, VM),

Metódy pre stavebné zariadenia (jednopásmové, dvojpólové, jednokáblové, dvojkáblové JV);

Distribučné prostredia ( káblové - kábel, vzduch; rádiové systémy - rádioreléový, troposférický, vesmírny - satelitný, bezdrôtový rádiový prístup - mobilný, žľabový); optické.

AT káblový prenosový systém telekomunikačné signály sa šíria v priestore pozdĺž súvislého vodiaceho média schopného prenášať signály v danom smere.

Klasifikácia káblových systémov˸

SSB používa rovnaké frekvenčné pásmo na prenášanie telekomunikačných signálov v opačných smeroch;

V dvojpásmovom AS sa používajú dve neprekrývajúce sa frekvenčné pásma na prenos telekomunikačných signálov v opačných smeroch, t.j. vysielanie a príjem sa uskutočňuje na rôznych frekvenciách;

Jednokáblový spoločný podnik - prenos a príjem signálov sa vykonáva cez páry toho istého kábla;

V dvojkáblovom SP je prenos signálu organizovaný cez páry jedného kábla a páry iného kábla sa používajú na príjem signálov.

Na obr. 42 je znázornená klasifikácia moderných telekomunikačných prenosových systémov.

SP pozostáva zo sady zariadení, ktoré zahŕňajú zariadenia pre koncové (OP), stredné obsluhované (OUP - pre analógové systémy, ORP - pre digitálne systémy) a bezobslužné zosilňovacie a regeneračné body (NUP - pre analógové systémy, NRP - pre digitálne systémy) a spojité vodiace médium (obr. 43).

Na koncové body OP je inštalované koncové zariadenie určené na konverziu signálov jednotlivých CFC na skupinový signál a potom na spoločný viackanálový lineárny signál a inverznú konverziu, ako aj interkomové zariadenia, diaľkové napájacie zariadenia NUP (ORP), tranzitné zariadenia atď. .

Medziľahlé zariadenie je nainštalované na obsluhované zosilňovacie body OUP alebo bez dozoru - NUP(v analógových systémoch). V digitálnych systémoch sa takéto stanice nazývajú obsluhované regeneračné body RRP alebo bezobslužné - NRP. Rozsah prenosu signálu po fyzických obvodoch je určený útlmom (útlmom) signálu v dôsledku toho, že časť energie prenášaného signálu sa v obvode stratí. Zmenu úrovní signálu pozdĺž diaľnice popisuje úrovňový diagram (obr. 25). Preto sa v zosilňovacích bodoch OUP zosilňuje viackanálový analógový signál, kompenzuje sa útlm priľahlej sekcie, úrovne sa udržiavajú konštantné a amplitúdovo-frekvenčné, fázovo-frekvenčné a frekvenčné charakteristiky lineárnej cesty sú korigované. . Časť kanála medzi susednými medziľahlými bodmi volal zosilňovacia sekcia. Zariadenie ORP, NRP je určené na obnovenie amplitúdy, trvania a časového intervalu medzi impulzmi signálov digitálnych systémov.

Klasifikácia prenosových sústav - koncepcia a typy. Klasifikácia a vlastnosti kategórie "Klasifikácia prenosových sústav" 2015, 2017-2018.

Aby mohol telekomunikačný systém prenášať informácie z jedného miesta a prijímať ich na inom, musí vykonávať niektoré operácie, ktoré sú používateľom väčšinou skryté. Predtým, ako telekomunikačný systém odošle informácie, potrebuje nadviazať spojenie medzi vysielajúcou (odosielateľskou) a prijímajúcou (prijímacou) stranou, vypočítať optimálnu trasu prenosu dát, vykonať primárne spracovanie prenášaných informácií a previesť prenosovú rýchlosť počítača alebo iného digitálne zariadenie systému do rýchlosti podporovanej komunikačnou linkou. Nakoniec telekomunikačný systém riadi tok prenášaných informácií (premávku).

Obrázok 1.2 - Schéma štruktúry najjednoduchšieho systému prenosu informácií

Hlavnými prvkami takéhoto systému sú:

Zdroj správ (IS);

Kódovač (CU) generuje signál zo správy "A";

Na konverziu signálu do formy vhodnej na prenos cez komunikačnú linku je potrebný vysielač-modulátor (PM);

Komunikačná linka (LAN) - fyzické médium, cez ktoré sa prenášajú signály;

Receiver-demodulator (RD) - konvertuje prijatý signál do pôvodnej podoby;

dekódovacie zariadenie (DU), ktoré tvorí počiatočnú správu z prijatého signálu;

Implementačný tvarovač signálu (FSR) je potrebný na generovanie riadiaceho signálu v závislosti od prijatého signálu;

výkonné zariadenie.

Systémy prenosu informácií sú jednokanálový a viackanálový. Na obr. 1.2 znázorňuje jednokanálový systém. Viackanálový systém je znázornený na obr. 1.3.

Obrázok 1.3 - Viackanálový komunikačný systém

Vo viackanálovom systéme implementácia správ každého zdroja

a 1 (t), a 2 (t),...,a N (t) pomocou jednotlivých vysielačov (modulátorov) M1, M2, ..., M N prevedené na zodpovedajúce signály kanálov s1(t), s2(t),...,sN(t). Sada kanálových signálov na výstupe sčítačky S tvorí skupinový signál s(t). Nakoniec v skupinovom vysielači M signál s(t) prevedený na linkový signál s L (t), ktorý vstupuje do komunikačnej linky LS.

Predpokladajme, že linka prenáša signál prakticky bez skreslenia a nevnáša šum. Potom na prijímacom konci komunikačnej linky lineárny signál s L (t) pomocou skupinového prijímača P môže byť znovu prevedený na skupinový signál s(t). Kanálové alebo jednotlivé prijímače P1, P2, ..., P N zo skupinového signálu s(t) zodpovedajúce signály kanálov sú zvýraznené s 1 (t), s 2 (t), ..., s N (t) a potom prevedené na správy určené pre príjemcov a 1 (t), a 2 (t), ..., a N (t).

Kanálové vysielače spolu so sčítacím zariadením tvoria zlučovacie zariadenie. Skupinový vysielač M, komunikačná linka LS a skupinový prijímač P tvorí skupinový komunikačný kanál (prenosová cesta), ktorý spolu s kombinovaným zariadením a jednotlivými prijímačmi tvorí viackanálový komunikačný systém.

Jednotlivé prijímače viackanálového komunikačného systému PK spolu s normálnou prevádzkou konverzie signálu s K (t) v príslušných správach a K(t) musí zabezpečiť výber signálov s K (t) zo skupinového signálu s(t). Inými slovami, ako súčasť technických zariadení na vysielacej strane viackanálového systému by malo byť zabezpečené kombinačné zariadenie a na prijímacej strane separačné zariadenie.

Vo všeobecnom prípade môže byť skupinový signál tvorený nielen najjednoduchším súčtom kanálových signálov, ale aj určitým logickým spracovaním, v dôsledku čoho každý prvok skupinového signálu nesie informácie o zdrojových správach. Ide o takzvané systémy s kombinovaným oddelením.

Aby separačné zariadenia dokázali rozlíšiť signály jednotlivých kanálov, musia existovať určité vlastnosti, ktoré sú pre tento signál jedinečné. Takýmito znakmi môžu byť vo všeobecnom prípade nosné parametre, ako je amplitúda, frekvencia alebo fáza v prípade kontinuálnej modulácie harmonickej nosnej vlny. Pri diskrétnych typoch modulácie môže tvar signálov slúžiť aj ako rozlišovací znak. Podľa toho sa líšia aj spôsoby oddeľovania signálov: frekvencia, čas, fáza atď. Podrobnejšie si o tom povieme neskôr.

Klasifikácia telekomunikačných systémov je veľmi rôznorodá. Väčšinou typ (druh) systému je určený komunikačným kanálom. Ak je komunikačný systém postavený na rovnakom type komunikačných kanálov, potom je jeho názov určený typickým názvom kanálov. V opačnom prípade sa používa špecifikácia klasifikačných znakov.

Príklady typu odkazu

Rádiová komunikácia – na prenos sa využívajú rádiové vlny.

DV -, MW -, HF - a VHF - rádiová komunikácia bez použitia opakovačov

Satelitná komunikácia – komunikácia využívajúca vesmírny opakovač(y)

Rádioreléová komunikácia - komunikácia pomocou terestriálneho zosilňovača(ov)

Bunková komunikácia - komunikácia pomocou siete pozemných základňových staníc

Komunikácia z optických vlákien