Что такое линия связи

что такое линия связи?

ЛИНИЯ СВЯЗИ, совокупность технических устройств и физической среды, обеспечивающая передачу и распространение сигналов от передатчика к приемнику. Составная часть канала электросвязи. В системах многоканальной связи уплотняется и принадлежит одновременно многим каналам. По физической природе передаваемых сигналов различают электрические (проводные и радио), акустические и оптические линии связи.

( Электросвя́зь — разновидность связи, способ передачи информации с помощью электромагнитных сигналов, например, посредством тока по металлическим кабелям, излучения в оптическом диапазоне (в атмосфере или по волоконно-оптическому кабелю), излучения в радиодиапазоне.

Принцип электросвязи основан на преобразовании сигналов сообщения (звук, текст, оптическая информация) в первичные электрические сигналы. В свою очередь, первичные электрические сигналы при помощи передатчика преобразуются во вторичные электрические сигналы, характеристики которых хорошо согласуются с характеристиками линии связи. Далее посредством линии связи вторичные сигналы поступают на вход приёмника. В приемном устройстве вторичные сигналы обратно преобразуются в сигналы сообщения в виде звука, оптической или текстовой информации.

В конце XIX века, с новаторских открытий Николы Тесла и Александра Попова, началось развитие беспроводной связи. Другими первопроходцами в данной области являются: Чарльз Уитстон и Самюэл Морзе (телеграф), Александр Грэхем Белл (телефон), Эдвин Армстронг и Ли де Форест (радио), Джон Бэрд, Владимир Зворыкин, Семён Катаев (телевидение).)

Конспект лекции 7. Типы линий связи.

Линия связи — это среда передачи сигнала от одного устройства к другому. Это может быть любая среда, в которой с помощью каких-либо физических измерений можно закодировать (обозначить, присвоить значение) битам информации.

Принято разделять каналы на проводные и беспроводные. В зависимости от типа канала применяются различные технологии.

Вопросы выбора типа каналов связи описываются в сетевой технологии. Её выбирают при построении первого уровня модели OSI.

Вспомните описание первого уровня модели OSI.

Режимы передачи данных

Необходимо обозначить режимы, в которых данные могут перемещаться между хостами.

Симплексный режим — это режим, при котором данные отправляются только в одну сторону (пример — громкоговоритель).
Дуплексный режим — это режим, при котором данные одновременно могут отправляться в двух направлениях (пример — телефонная связь, где абонент может и посылать голосовые данные, и слушать оппонента).
Полудуплексный режим — это режим, при котором сигнал может передаваться в одном из двух обратных направлений (пример — рация, где при отправке голоса, другой участник общения может только слушать. После окончания сообщения, другой абонент может отправить вам сообщение, но вы в этот момент сможете только прослушивать его).

Проводные каналы связи

Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель представляет собой электрический кабель, состоящий из центрального медного провода и металлической оплетки (экрана), разделенных между собой слоем диэлектрика (внутренней изоляции) и помещенных в общую внешнюю оболочку.

Различают два вида коаксиальных проводов:

Тонкий

Данный тип кабеля использует симплексный режим связи (иногда — полудуплекс). Отлично подходит для использования в сфере цифрового и аналогового телевещания, однако в компьютерных сетях давно не используется.

устройство коаксиального кабеля.

Витая пара

Кабель на основе витых пар представляет собой несколько пар скрученных попарно изолированных медных проводов в единой диэлектрической (пластиковой) оболочке. Он довольно гибкий и удобный для прокладки. Скручивание проводов позволяет свести к минимуму индуктивные наводки кабелей друг на друга и снизить влияние переходных процессов.

кабель на основе витой пары.

Витая пара является одним из самых распространённых типов кабеля, используемого в компьютерных сетях. Его стандарты и модификации описаны в технологии Ethernet. Так, типы кабелей делят на категории в зависимости от пропускной способности, количества витков и т.п.

категории витых пар.

Витая пара (впрочем, как и многие другие типы витых пар) бывают экранированные и неэкр

Неэкранированная витая пара (UTP — Unshielded twisted pair) не имеет дополнительной звщиты (экрана) от внешних излучений.
Экранированная витая пара (STP — Shielded twisted pair) — имеет защиту в виде оболочки, которая «отталкивает» внешние электромагнитные излучения. Эранирование может быть выполнено с помощью медной проволоки или фольги. Фольга лёгкая, но хрупкая.Металлическая сетка наоборот.

Оптоволоконный кабель

Оптоволоконный кабель вместо электрического сигнала передаёт световой. Это происходит за счёт оптоволокна — стеклянных нитей.

устройство оптоволоконного кабеля.

Стекло способно передавать световые сигналы с очень большой скоростью (по сравнению с электрическими кабелями) и с небольшим затуханием.

Более того, из-за того, что кабель не излучает электромагнитные волны при передаче сигнала, сам сигнал считать практически невозможно.

Однако, данный тип кабеля очень дорогостоящий в силу дороговизны технологии производства. Ещё, сам кабель является хрупким. Для его прокладки требуется специальное оборудование для возможности изгиба кабеля.

В случаях, когда оптоволоконный сердечник повреждается (ломается пополам, трескается), свет не сможет проходить по кабелю, и данные не передаются. Для починки кабеля используют специальный сварочный аппарат.

устройство для сварки оптоволоконного кабеля. устройство сварочной камеры.

Выделяют два типа кабеля: одномодовый и многомодовый.

Основное отличие между ними заключается в толщине сердечника и оболочки. Одномодовый световод обычно имеет толщину порядка 8,3/125 мкр (сердечник/оболочка), многомодовый – 62,5/125 мкр.

Световой луч, распространяющийся по тонкому сердечнику одномодового кабеля, отражается от оболочки не так часто, как это происходит во многомодовом кабеле. Сигнал, передаваемый одномодовым кабелем, генерируется лазером, и представляет собой волну только одной длины, в то время как многомодовые сигналы, генерируемые световодом, переносят волны различной длины. Эти качества позволяют одномодовому кабелю функционировать с большей пропускной способностью и преодолевать расстояния в 50 раз длиннее по сравнению со многомодовым.

устройство одномодового и многомодового кабелей.

Оптоволоконный кабель использует симплексный режим связи. Дуплексный режим досткается путём использования двух кабелей для обратных направлений сигнала между устройствами.

Беспроводные линии связи

Беспроводные линии — это такие линии связи, которые для передачи сигнала используют различного рода излучения.

В отличие от проводных линий связи, беспроводные не требуют прямого соединения между устройствами с помощью проводов. Это имеет как свои плюсы, так и минусы.

Зачастую, радиосигнал распространяется на недалёкие расстояния.

Радиосигнал можно запросто прослушать, поэтому для защиты данных используют различные алгоритмы шифрования самих данных.

Зато нет необходимости прокладывать кабель. Это даёт использовать различные мобильные устройства в составе сети.

Радиоволны

Радиоволны — это электромагнитные волны, которые способны передавать сигнал в пространстве. В зависимости от решаемой задачи, используют различный спектр частот. Одними из самых распространённых сетевых технологий, которые используют радиоволны в качестве среды передачи данных, являются Wi-Fi, Bluetooth, LTE, сотовая связь.

Радиоволны используют узкополосный частотный спектр.

Инфракрасное излучение

Инфракрасный канал использует спектр волн низкой частоты (до 1000 Ггц).

В отличие от радиоканала, инфракрасный канал нечувствителен к электромагнитным помехам. Правда, в данном случае требуется довольно высокая мощность передачи, чтобы не влияли никакие другие источники теплового (инфракрасного) излучения. Плохо работает инфракрасная связь и в условиях сильной запыленности воздуха. В основном они используются для связи компьютеров с периферией.

Типы инфракрасных каналов:

Прямой видимости (направлены друг на друга)
Рассеянного излучения (волны могут отражаться от поверхности)
Отражённого излучения (приймники-передатчики направлены на общий излучатель)

Ненапрвленная антенна, в связке с маломощным передатчиком (100 мВт), ограничивает дальность связи до 30-50 метров.

Так же есть особое оборудование для организации высокочастотных инфракрасных каналов, которое поддерживает пропускную способность до 155 МБит/сек, при дальности до 450 метров.

Лекция 6. Линии связи

Линия связи — физическая среда и совокупность аппаратных средств для передачи и приема сигналов в ней. В зависимости от характера используемой физической среды линии связи делятся на радиолинии и направляющие системы. В радиолиниях физической средой является воздушное или космическое пространство, в направляющих системах – провода, стекловолокна или металлические трубы.

Радиолинии делятся на линии радиосвязи (ЛРС), радиорелейные линии (РРЛ) и спутниковые линии (СЛ).

Направляющие системы делятся на воздушные линии (ВЛ), кабельные линии (КЛ), волноводы (В) и световоды (С). Кабельные линии делятся на симметричные кабели (СК) и коаксиальные кабели (КК).

Полная классификация линий связи приведена на рис. 6.2.

Рис.6.2 Классификация линий связи.

Место линий связи вобобщенной структурной схеме системы электросвязи

показано на рис.6.2

Рис. 6.2 Обобщенная структурная схема системы электросвязи

Основные характеристики линий связи

Основной характеристикой линий связи является коэффициент ослабления [дБ/км], который показывает в децибелах насколько уменьшается абсолютный уровень мощности сигнала при прохождении одного километра

пути.

У радиолиний коэффициент ослабления зависит от направления и величины пройденного сигналом пути. Для направляющих систем коэффициент ослабления (в определенном частотном диапазоне) можно считать постоянным.

Минимальными значениями коэффициента ослабления обладают световоды, для них [дБ/км]= 0,2, для волноводов [дБ/км]= 2 – 3 и для медных кабелей [дБ/км]= 1 — 10.

Важной характеристикой является также полоса пропускания, под ней понимают диапазон частот электрических колебаний, проходящих через линию связи с минимальным ослаблением в [Гц].Минимальной полосой пропускания обладают воздушные линии связи, у них = 100 – 150 кГц. Максимальная полоса пропускания является достоинством световодов, = 100 — 1000 ТГц (террагерц).

Эквивалентом полосы пропускания для цифровых систем и линий телекоммуникаций часто выступает пропускная способность в битах в секунду [бит/с]. Она определяет максимальную скорость передачи r цифрового сигнала. Скорость передачи сигнала r и ширина полосы пропускания линии связаны между собой соотношением:

или

Таким образом,пропускной способности в 1 бит/с соответствует 2 Гц полосы пропускания.

Величина пропускной способности в 2 Мбит/с условно делит линии на узкополосные (например, симметричные кабели) и широкополосные (например, коаксиальные кабели и световоды).

Другой важнейшей характеристикой линий связи является чувствительность к шумам и соответственно высокий темп ошибок при передаче цифровых сигналов. Наибольшей чувствительностью к шумам и внешним воздействиям обладают симметричные пары. У коаксиального кабеля и стекловолокна чувствительность к шумам и внешним воздействиям на порядок меньше, что объясняется более удачной конструкцией. У радиолиний темп ошибок определяется условиями передачи: погодой, наличием препятствий в виде листвы и зданий. Основные характеристики линий связи приведены в таблице ниже.

Таблица 6.1.Основные характеристики линий связи

Имеются различия между линиями связи и по расположению полосы пропускания в общем диапазоне частот.

Медные линии связи (воздушные и кабельные) ведут себя как фильтры низких частот, т.е. пропускают с малым ослаблением только колебания низких частот.

Волноводы пропускают с малым ослаблением только колебания верхних частот, т.е. ведут себя как фильтры верхних частот.

Световоды и радиолинии ведут себя как полосовые фильтры, т.е. пропускают с малым ослаблением колебания в строго определенном диапазоне частот.

Направляющие системы

Направляющая система — линия связи, в которой сигналы распространяются вдоль искусственно создаваемой и непрерывной направляющей физической среды Направляющие системы делятся на воздушные линии (ВЛ), кабельные линии (КЛ), волноводы (В) и световоды (С). В простейшем случае это пара проводов, по которым распространяется электрический ток.

Если провода не имеют специального изолирующего покрытия, их разносят в воздушном пространстве на определенное расстояние и подвешивают на столбах.. По сложившейся терминологии такие направляющие системы называют воздушными линиями (ВЛ).

Использование воздушных линий в настоящее время сокращается из-за того, что они пропускают только низкочастотные сигналы и подвержены сильным влияниям климатических условий. Они применяются преимущественно в сельских сетях.

Рис. 6.3 Столбовая и стоечная (на крыше здания) опоры для воздушных линий.

Направляющие системы, образованные проводами с изоляционным покрытием и помещенные в специальную защитную оболочку, называются кабельными линиями (КЛ) или просто кабелями связи. По конструкции и взаимному расположению проводников однопарные кабели делят на симметричные (СК) и (несимметричные) коаксиальные (КК). Основными элементами кабелей являются пары медных проводов, каждая из которых образует физическую цепь для передачи сообщения. В симметричных кабелях пара образуется с помощью одинаковых по конструкции изолированных проводников. В парах коаксиального кабеля один из проводников сплошной и вложен внутрь другого, полого.

Возможности и область применения кабелей определяются шириной полосы пропускания и емкостью кабеля. Ёмкость кабеля определяется числом пар проводников, заключенных в общую оболочку. По условиям прокладки и эксплуатации различают подземные, подвесные и подводные кабели. Различные виды кабелей показаны на рис.6.4. Они используются в телекоммуникационных сетях, для связи компьютеров в локальных вычислительных сетях, в сетях радиовещания и телевизионного вещания.

Рис. 6.4 Кабели связи из медных проводов

Прогресс в развитии телекоммуникаций в значительной мере определяется созданием новых линий связи. На сегодняшний день наибольшие надежды возлагаются на волоконно-оптические линии связи. Именно их широкое применение позволит в ближайшие десятилетия решить проблему резкого увеличения пропускной способности линий связи. В волоконно–оптических линиях физическая цепь для передачи сообщений представлена двухслойным стеклянным волокном — световодом (С), рис. 6.5.

Рис. 6.5 Принцип распространения светового луча по волокну

Сигналы связи для передачи в световоде переносятся в оптический диапазон частот (сто террагерц). Принцип распространения светового луча вдоль стекловолокна показан на рисунке. Луч распространяется по сердцевине волокна за счет последовательного и полного отражения от её границы с оболочкой. Для этого коэффициент преломления света у сердцевины должен быть немного больше, чем у оболочки.

В оптическом кабеле стекловолокна свободно помещаются внутри полиэтиленовых трубок, скрученных вокруг прочного пластмассового или металлического сердечника.

Для защиты от внешних воздействий в кабеле предусмотрены оболочка и внешний покров.

Особенности и преимущества световодов перед другими линиями связи:

-Высокая емкость передачи. Стекловолокна имеют широкую полосу пропускания, они способны обеспечить высокую скорость передачи данных, вплоть до 50 Гбит/с.

-Низкая стоимость: Стоимость стекловолокна на порядок выше, чем стоимость симметричной пары, однако покрытие и защита его от внешних влияний обходятся на два порядка ниже.

— Устойчивость к внешним воздействиям: электромагнитные поля не оказывают влияния на световой сигнал внутри стекловолокна.

-Малые размеры и низкий вес: Стекловолокно выполняется из материала с низким весом, его диаметр составляет сотню микрон, в то время как диаметр медного провода порядка одного миллиметра.

— Неограниченные ресурсы материала: Кварц, используемый в стекловолокне, является наиболее распространенным материалом в мире.

— Низкий коэффициент ослабления: менее, чем 0,5 дБ/км. Он практически не зависит от скорости передачи данных.

Волновод (В) представляет собой полую металлическую трубу прямоугольного или круглого сечения, внутри которой могут распространяться электромагнитные волны определенной длины волны. Распространение волн вдоль оси волновода сопровождается их полным отражением от стенок волновода. Чтобы уменьшить возникающие при этом потери внутренние стенки волновода покрывают слоем хорошо проводящего металла.

Волноводы изготавливают секциями 2.5 и 5 метров, монтаж секций осуществляют с помощь специальных фланцев, укрепляемых болтами. Как и световоды, волноводы характеризуются низким ослаблением и широким диапазоном частот пропускаемых колебаний.

— Волновод представляет собой полую металлическую трубу прямоугольного

или круглого сечения.

— При частотах больше 1000 МГц электромагнитную энергию от передатчика к антенне передают по волноводам.

— Энергия внутрь волновода доставляется с помощью небольшого стержня или петли. Петля с помощью коаксиального кабеля соединяется с генератором колебаний высокой частоты.

— С другого конца волновода отводят энергию с помощью такого же стержня или петли.

Рис 6.7 Волноводы.

Радиолинии используют в качестве физической среды воздушное или космическое пространство. Они делятся на линии радиосвязи (ЛРС), радиорелейные линии (РРЛ) и спутниковые линии (СЛ).

Для использования радиолиний сигналы связи преобразуют в радиоволны, способные излучаться антеннами. Радиоволны представляют собой электромагнитные колебания с частотами от 30 кГц до 300 ГГц, распространяющиеся в свободном пространстве.

В линии радиосвязи используются радиопередатчик и радиоприемник с антеннами. Подлежащий передаче сигнал преобразуется передатчиком в радиоволну, которая излучается в свободное пространство. Эта волна принимается антенной радиоприемника и преобразуется сначала в первичный сигнал, а затем в сообщение. Протяженность линии радиосвязи и возможное число сигналов, передаваемых по ней, зависят от многих факторов: диапазона передаваемых частот, атмосферных условий, технических данных передатчика, приемника и антенн.

Ценными качествами линий радиосвязи являются возможность быстрой организации и невысокая стоимость. Важным является и то, что линии радиосвязи используются для связи с любыми подвижными объектами, а также для связи их между собой.

Рис 6.7 Схемы наземных радиолиний

Радиолинии могут состоять из нескольких участков, в пределах которых осуществляется радиосвязь по рассмотренной схеме: передатчик – приемник. В этом случае сигналы, переданные из первого пункта, принимаются, усиливаются во втором и передаются в третий, от него в четвертый и так далее по цепочке. Такие радиолинии называются радиорелейными линиями. Частоты, используемые для радиорелейной связи (2-8 ГГц), распространяются, подобно лучам света, прямолинейно. Поэтому и станции должны находиться на расстоянии прямой видимости (40-60 км).

По таким линиям можно передавать одновременно несколько тысяч телефонных сигналов или несколько телевизионных программ. Достоинством РРЛ является быстрота сооружений, особенно в труднодоступных и необжитых местах.

Рис. 6.8 Спутниковая линия связи

Разновидностью радиорелейных линий являются спутниковые линии. Радиосигналы с земной передающей станции излучаются в направлении искусственного спутника Земли, где принимаются, усиливаются и вновь передаются в направлении земной принимающей станции, которая может находиться даже на другой половине земного шара. Таким образом, радиоаппаратура искусственного спутника Земли исполняет роль промежуточной станции радиорелейной линии, находящейся на большой высоте.

Контрольные вопросы:

1. Что называется линией связи?

2. Перечислите типы линий связи.

3. Каковы основные характеристики линий связи?

4. Укажите виды направляющих систем.

5. В чем заключается принцип распространения светового луча по стекловолокну?

6. Укажите виды радиолиний.

7. Каковы основные применения спутниковых линий связи?

Лекция 7. Системы передачи первичных сигналов

Структурная схема системы передачи первичных сигналов

Частотный способ разделения каналов

Временной способ разделения каналов

Основы передачи сигналов

Аппаратурные средства цифровых систем передачи

Структурная схема системы передачи первичных сигналов

Системой передачи называют совокупность технических устройств, с помощью которых осуществляется одновременная и независимая передача по одной линии связи множества сигналов из пункта А в пункт Б. Назначение систем передачи — эффективное использование линий связи, которые является наиболее дорогостоящим элементами электросвязи.

В рассмотренной ниже схеме система передачи представлена модуляторами, куда поступает множество сигналов от источников в пункте А и демодуляторами, откуда сигналы поступают к получателям в пункте Б. Передатчик, приемник и линия связи таким образом становятся общими средствами для источников и получателей сигналов, в то время как модулятор и демодулятор остаются для них индивидуальными. Множество модуляторов вместе с источниками сигналов в пункте А, а также множество

демодуляторов вместе с приемниками сигналов в пункте Б, показаны на схеме пунктирными линиями.

Пункт А Пункт Б

Рис.7.1 Структурная схема системы передачи сигналов

В линии связи организуют множество каналов так, чтобы для каждого первичного сигнала был свой индивидуальный канал — коридор. Различают два способа разделения каналов: частотное разделение каналов (ЧРК) и временное разделение каналов (ВРК).

ЧРК и ВРК могут использоваться в комбинации. Например, ЧРК может быть использовано для выделения нескольких частотных каналов, внутри каждого из них можно выделить с помощью ВРК несколько временных каналов для передачи низкоскоростных сигналов. По этому принципу работают

некоторые системы сотовой связи, в частности GSM (глобальная система мобильных коммуникаций).

Рис 5.2. Частотный и временной способы разделения каналов

Частотное разделение каналов

При частотном разделении каналов каждое сообщение передается по индивидуальному коридору, занимающему строго определенное положение на шкале частот. Для этого первичный сигнал следует преобразовать, т.е. перенести его в нужный коридор частот. Это делают с помощью устройства, называемого модулятором. Модуляцией называют процесс изменения параметров (амплитуды или частоты) несущего, гармонического колебания по закону изменения первичного сигнала.

Модулятор осуществляет перенос первичного сигнала по шкале частот вверх, демодулятор осуществляет обратный перенос вторичного сигнала по оси частот вниз. Принцип действия модулятора и демодулятора показан на рисунке.

Рисунок 7.3. Модуляция и демодуляция.

Принципы модуляции и демодуляции рассмотрим на примере простейшей разновидности модуляции – амплитудной.

При амплитудной модуляции по закону сигнала меняется амплитуда несущего колебания, т.е. сообщение несет огибающая амплитуд модулированного сигнала, см. временную область рисунка 7.5.

Как видно из частотной области рисунка, после модуляции спектр частот информационного (модулирующего) сигнала раздваивается и располагается по обе стороны от частоты несущего колебания, образуя верхнюю и нижнюю боковые полосы. Таким образом, при выполнении условия модуляция позволяет перенести спектр низкочастотного сигнала в высокочастотную область.

Рисунок 7.5. Временные диаграммы и спектры при амплитудной модуляции

Демодуляция позволяет произвести обратный перенос спектра информационного сигнала, а именно из высокочастотной области в низкочастотную. Производится она с помощью устройства, называемого демодулятором. Временные диаграммы и схема демодулятора, состоящего из выпрямителя и простейшего фильтра нижних частот, показаны на рис.7.6. Из рисунка видно, что демодулятор позволяет восстановить исходный информационный сигнал с точностью до постоянной составляющей.

Рис. 7.6 Временные диаграммы и схема демодулятора

Системы передачи, в которых канальные сигналы размещаются не перекрывающихся частотных полосах, получили название систем передачи с частотным разделением каналов (ЧРК).

Временное разделение каналов

При временном разделении каналов каждое сообщение занимает узкий временной коридор в общем цикле передачи, который непрерывно повторяется. Первичный сигнал представлен таким образом своими отсчетами в определенные моменты времени. Такое представление не приводит к потере информации, если сигнал ограничен по спектру. Ограничение спектра осуществляется с помощью специального устройства, называемого фильтром низких частот (ФНЧ).

При передаче в линию каждый аналоговый сигнал дискретизируют, т.е. заменяют считываемыми с определенным шагом отсчетами. В промежутки между отсчетами одного сигнала вставляют отсчеты второго сигнала, в оставшиеся промежутки вставляют отсчеты третьего сигнала и т.д.В итоге образуется групповой сигнал в виде импульсов, модулированных по амплитуде (АИМ сигнал). Значения амплитуд импульсов ограничивают набором разрешенных уровней. Специальное устройство, называемое квантователем, подтягивает значение амплитуды каждого импульса до ближайшего разрешенного уровня. После этого становится возможным закодировать значение каждой амплитуды в двоичном коде в виде набора токовых и бестоковых посылок, т.е. в виде набора условных нулей и единиц. В результате кодирования в линию поступает импульсно-кодово модулированный сигнал (ИКМ сигнал). Принцип временного распределения каналов при передаче сигналов в линию показывает рис. 7.7. На рисунке представлено только три элемента системы ВРК, работающих на передачу: дискретизатор, квантователь и кодер. Для простоты изложения ФНЧ опущены.

Дискретизатор при передаче с определенным шагом считывает значения аналогового сигнала, т.е. производит его дискретизацию. Дискретизатор представлен на рисунке вращающимся против часовой стрелки подвижным электродом, касающимся поочередно в течение одного цикла трех неподвижных электродов. К каждому из неподвижных электродов подводится свой аналоговый сигнал.

Квантователь подтягивает значение отчета сигнала до ближайшего разрешенного уровня.

Кодер производит операцию кодирования, т.е. представление отсчетов сигнала в виде набора битов, условных нулей или единиц.

Рис.7.7. Принцип временного распределения каналов при передаче сигналов в линию

При приеме из линии групповой ИКМ сигнал декодируется, т.е. его значения переводятся из двоичной системы счисления в обычную десятичную. Полученный после этого групповой АИМ сигнал распределяется по каналам, являющимися индивидуальными для каждого сообщения. На входе каждого из таких каналов стоит фильтр низких частот (ФНЧ), который переводит сигнал из дискретной формы в аналоговую.

Принцип временного распределения каналов при приеме сигналов из линии показывает рис. 7.8.. На рисунке представлено только два элемента системы ВРК, работающих на прием: декодер и дискретизатор. Для простоты изложения ФНЧ опущены.

Декодер выполняет операцию, обратную кодированию, т.е .переводит значения сигнала из двоичной системы счисления в обычную десятичную. Дискретизатор на приеме разбивает групповой дискретный сигнал на индивидуальные дискретные сигналы. Дискретизатор на приеме должен синхронно работать с дискретизатором при передаче. Устройство обоих дискретизаторов одинаково.

Рис.7.8. Принцип временного распределения каналов при приеме сигналов из линии

Основы передачи сигналов

Передача сигналов – это процесс транспортировки информации между конечными пунктами системы или сети. Сигнал, как носитель информации, проходит длинный путь и на этом пути ему встречается много устройств, таких как коммутационные станции, линии, модуляторы и демодуляторы, передатчики и приемники. Ниже мы рассмотрим основные элементы системы передачи и осудим их роль в успешной передаче сигналов.

Обобщенная схема передачи сигналов приведена на рис. 7.9.

Рис. 7.9. Обобщенная схема передачи сигналов

На схеме не показаны преобразователи, в которых мы нуждаемся для того, чтобы преобразовать сообщение в электрический сигнал. Они не входят непосредственно в систему передачи сигналов.

Зато показаны шумы помехи и искажения, являющиеся не именными спутниками сигналов при их передаче. Заметим, что двунаправленные коммуникации требуют другой системы для одновременной передачи сигнала в противоположном направлении.

Передатчик обрабатывает входной сигнал и производит передаваемый сигнал, подходящий по характеристикам каналу передачи. Обработка сигнала для передачи часто включает в себя кодирование и модуляцию. В случае оптической линии связи преобразование электрического сигнала в оптический производится передатчиком.

Линия передачи представляет собой физическую среду, которая перекидывает мостик от источника к пункту назначения. Это может быть пара проводов, коаксиальный кабель или оптоволокно. Передача по линии связана с потерями энергии и потому мощность передаваемого сигнала постоянно уменьшается с увеличением пройденного пути. Сигнал также искажается в линии по форме вследствие неодинаковости ослабления в линии имеющихся в нем колебаний различных частот. Изменение сигнала по форме принято называть искажениями. Заметим, что линия часто включает в себя много каналов для передачи речи или данных, которые объединяются в одной паре проводов или оптоволокне.

Приемник обрабатывает получаемый из линии сигнал для того, чтобы потом подать его на вход преобразователя в пункте назначения. Операции приемника включают в себя:

— фильтрацию, чтобы исключить шумы в частотном диапазоне, расположенном за пределами спектра сигнала,

— усиление, чтобы компенсировать ослабление в линии;

-коррекцию, чтобы компенсировать искажения формы сигнала;

— демодуляцию и декодирование, чтобы сделать сигнал идентичным с тем, что был передан передатчиком.

Шумы, искажения и помехи. Много нежелательных факторов сопровождают передачу сигнала. Ослабление нежелательно, т.к. уровни входного и выходного сигналов должны быть одинаковыми.

Более серьезные проблемы связаны с искажениями в линии, помехами и шумами. В качестве средств борьбы с искажениями сигнала в приемнике всегда используют частотные корректоры, а для борьбы с шумами фильтры, которые пропускают электрические колебания только в частотном диапазоне, определяемом спектром сигнала.

Аппаратные средства цифровой системы передачи

Много различных систем применяется в телекоммуникационных сетях для передачи сигналов. Ниже мы рассмотрим наиболее употребляемые аппаратные средства и системы.

Модем – комбинированное устройство, которое включает в себя модулятор и демодулятор. Модемы используют для передачи цифровых сигналов по аналоговым системам передачи. Например, они используются для передачи данных от персонального компьютера в аналоговых телефонных линиях передачи. Микроволновые радиосистемы также иногда называют модемами, потому что они передают цифровые сигналы по микроволновым радиолиниям. Чтобы это стало возможным, микроволновые радиосистемы выполняют операции модуляции и демодуляции сигналов.

Рис. 7.10. Аппаратурные средства и топологии цифровых систем передачи

Терминальный мультиплексор при передаче объединяет, как бы «сшивает», низкоскоростные цифровые сигналы в групповой высокоскоростной сигнал. Принцип его работы заключается в том, чтобы между отсчетами одного сигнала вставить отсчеты других сигналов.

Промежуточные (Доб/выр) мультиплексоры. Системы передачи в сети реализуются по разным топологиям: «точка – точка», цепной и кольцевой, см. рис. 7.10. Эти топологии эффективно работают, когда только малая часть первичных сигналов используется на промежуточных пунктах. Промежуточные (Доб/выр) мультиплексоры используются в этих конфигурациях для того, добавить или вырезать небольшую часть первичных сигналов в общем высокоскоростном потоке на промежуточных пунктах. Цифровые коммутаторы (устройства перекрестных соединений) представляют собой узлы сети, которые переключают подходящие к ним линии передачи. Это способствует гибкости конфигурации систем передачи и всей сети, т.к. с помощью этих узлов оператор способен контролировать из центра управления сети реальные маршруты движения цифровых потоков. Основные функции коммутатора напоминают функции цифровой телефонной станции. Однако работа коммутатора контролируется оператором сети, в то время как коммутациями на телефонной станции управляет абонент с помощью набора. Кроме того коммутации на коммутаторе производятся не так часто как на телефонной станции.

Цифровые сети часто строятся по кольцевой топологии для повышения надежности работы. В случае аварии узлы кольца перенаправляют движения цифровых потоков на обходные пути, как показано на рис. 7.10.

Регенераторы или промежуточные повторители сигналов. Регенераторы используются в случаях, когда длина линии передачи является большой. Они усиливают ослабленный сигнал, восстанавливают его по форме оригинала и передают дальше.

Оптические системы передачи. Оптические системы передачи включают в себя два преобразователя на каждом конце оптоволокна. Преобразователи преобразуют электрический цифровой сигнал в оптический и обратно. Как и другие системы передачи эти системы обладают контролирующими функциями, такие как мониторинг нормального функционирования сети и его нарушений. Поэтому они легко встраиваются в единую цифровую сеть в виде её участков.

Оптические линии передачи передают по стекловолокну свет в виде импульсов, они не используют свет как несущее информацию колебание, как это имеет место в случае радиоволн. Однако успехи полупроводниковой технологии сделали возможным использование лазеров, излучающих свет строго определенной длины волны. Это делает возможным использование оптических систем передачи с разделением каналов по длине волны. В таких системах по стекловолокну параллельно распространяются несколько оптических сигналов с различными длинами волн.

Микроволновая радиорелейная линия

Микроволновые радиорелейные линии представляют собой системы передачи конфигурации «точка — точка», которые могут быть использованы вместо медных или оптических кабальных систем. Они преобразуют цифровые сигналы в радиоволны и обратно. Они также выполняют контролирующие функции для дистанционного управления и мониторинга ошибок из центра управления сетью. Рис. 7.11 иллюстрирует структуру радиорелейной линии конфигурации «точка — точка», используемой в телекоммуникационной сети.

Микроволновая радиорелейная линия обычно работает на радиочастотах в диапазоне от 1 до 40 ГГц. Радиоволны этих частот фокусируются и передаются между антеннами, выполненными в виде параболически изогнутых тарелок. Это делает возможным передачу сигналов на расстояние от 2-3 до 50 км в зависимости от используемой частоты и характеристик антенн. Радиоволны распространяются по прямой линии от фокуса одной антенны до фокуса другой. Такой вид радиопередачи называют передачей «на расстояние прямой видимости».

Рис. 7.11. Секция микроволновой радиорелейной линии

Чем выше частота и чем выше потери энергии сигнала на распространение, тем меньше дистанция между передающей и приемной станциями. На очень высоких частотах погодные условия сильно влияют на ослабление сигналов и качество передачи, они и определяют приемлемую для передачи полосу частот и максимальную дистанцию. Рис. 7.11 показывает, как дистанция между станциями зависит от используемых радиочастот

Контрольные вопросы

1. Назовите основные элементы структурной схемы системы передачи первичных сигналов

2. В чем заключается частотный способ разделения каналов?

3. Каково назначение модуляции сигналов?

4. В чем заключается временной способ разделения каналов?

5. Назовите основные элементы обобщенной схемы передачи сигналов.

6. Перечислите аппаратурные средства цифровых систем передачи.

7. Какие параметры микроволновой радиолинии определяют качество передачи сигналов в ней?

Линия связи

линия связи — Совокупность технических устройств и физической среды, обеспечивающая передачу электрических сигналов от передатчика к приёмнику [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] линия связи Линия передачи,… … Справочник технического переводчика

ЛИНИЯ СВЯЗИ — совокупность технических устройств и физической среды, обеспечивающая передачу и распространение сигналов от передатчика к приемнику. Составная часть канала электросвязи. В системах многоканальной связи уплотняется и принадлежит одновременно… … Большой Энциклопедический словарь

линия связи — сущ., кол во синонимов: 1 • коммуникация (10) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

ЛИНИЯ СВЯЗИ — В узком смысле физическая среда, по которой передаются информационные сигналы аппаратуры передачи данных и промежуточной аппаратуры. В широком смысле совокупность физических цепей и (или) линейных трактов систем передачи, имеющих общие линейные… … Словарь бизнес-терминов

линия (связи) — — [[http://www.rfcmd.ru/glossword/1.8/index.php?a=index d=23]] Тематики защита информации EN line … Справочник технического переводчика

Линия связи — 6. Линия связи Техническое устройство либо часть окружающей среды, предназначенные или используемые для передачи с минимально возможными искажениями сигналов, несущих информацию об измеряемой величине, от одной конструктивно обособленной части… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

линия связи — совокупность технических устройств и физической среды, обеспечивающая передачу и распространение сигналов от передатчика к приёмнику. Составная часть канала электросвязи. В системах многоканальной связи уплотняется и принадлежит одновременно… … Энциклопедический словарь

ЛИНИЯ СВЯЗИ — совокупность технич. устройств и физ. среды, обеспечивающая передачу электрич. сигналов от передатчика к приёмнику. Различают электрич., звуковые (акустич.) и оптич. Л. с. Наиболее распространены электрич. Л. с. проводные (возд. или кабельные),… … Большой энциклопедический политехнический словарь

линия связи — ryšių linija statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. communication line; communication link vok. Fernmeldelinie, f; Verbindungslinie, f rus. линия связи, f pranc. liaison, f; ligne de communication, f … Automatikos terminų žodynas

линия связи абонента с центральным узлом — линия земная станция спутник спутниковый канал связи — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом Синонимы линия земная станция спутник спутниковый… … Справочник технического переводчика

Что такое линия связи