• MCSO kullanımına dayalı olarak ses yayın sinyallerinin iletim kalitesinin değerlendirilmesi. UPS'te alınan sinyallerin kalitesinin değerlendirilmesi İletişim hatlarındaki sinyallerin spektral analizi

    Devlet sınavı

    (devlet sınavı)

    Soru 3 “İletişim kanalları. İletişim kanallarının sınıflandırılması. İletişim kanalları parametreleri. Bir iletişim kanalı üzerinden sinyal iletimi için koşul.

    (Plyaskin)


    Bağlantı. 3

    sınıflandırma. 5

    İletişim kanallarının özellikleri (parametreleri). 10

    İletişim kanalları üzerinden sinyal iletiminin koşulu. 13

    Edebiyat. 14


    Bağlantı

    Bağlantı- mesajları (yalnızca verileri değil) bir kaynaktan bir alıcıya (ve tersi) iletmek için bir teknik araçlar sistemi ve bir sinyal yayma ortamı. Dar anlamda anlaşılan bir iletişim kanalı ( iletişim yolu) yalnızca fiziksel bir iletişim hattı gibi fiziksel yayılma ortamını temsil eder.

    İletişim kanalı, uzak cihazlar arasında sinyal iletmek için tasarlanmıştır. Sinyaller, kullanıcıya (insana) veya bilgisayar uygulama programları tarafından kullanılmaya yönelik bilgiler taşır.

    İletişim kanalı aşağıdaki bileşenleri içerir:

    1) verici cihaz;

    2) alıcı cihaz;

    3) çeşitli fiziksel yapıdaki iletim ortamı (Şek.1) .

    Verici tarafından oluşturulan bilgi taşıyan sinyal, iletim ortamından geçtikten sonra alıcı cihazın girişine beslenir. Ayrıca, bilgi sinyalden çıkarılır ve tüketiciye iletilir. Sinyalin fiziksel yapısı, iletim ortamında minimum zayıflama ve bozulma ile yayılabilmesi için seçilir. Bir bilgi taşıyıcısı olarak sinyale ihtiyaç vardır, bilgiyi kendisi taşımaz.

    Şekil 1. İletişim kanalı (seçenek No. 1)

    Şekil 2 İletişim kanalı (seçenek No. 2)

    Onlar. bu (kanal) teknik bir cihazdır (teknoloji + çevre).


    sınıflandırma

    Tam olarak üç tür sınıflandırma olacaktır. Zevkinizi ve renginizi seçin:

    1. sınıflandırma:

    Pek çok iletişim kanalı türü vardır ve bunlardan en yaygın olanları şunlardır: kablolu kanallar iletişim ( hava, kablo, ışık kılavuzu vb.) ve radyo kanalları (troposferik, uydu ve benzeri.). Bu tür kanallar ise genellikle giriş ve çıkış sinyallerinin özelliklerine ve ayrıca kanalda meydana gelen sinyallerin sönümlenmesi ve zayıflaması gibi olaylara bağlı olarak sinyallerin özelliklerinin değişmesine göre nitelendirilir.



    Dağıtım ortamının türüne göre, iletişim kanalları aşağıdakilere ayrılır:

    kablolu;

    Akustik;

    Optik;

    kızılötesi;

    Radyo kanalları.

    İletişim kanalları da şu şekilde sınıflandırılır:

    sürekli (kanalın girişinde ve çıkışında - sürekli sinyaller),

    Ayrık veya dijital (kanalın giriş ve çıkışında - ayrık sinyaller),

    sürekli-ayrık (kanal girişinde sürekli sinyaller ve çıkışta ayrık sinyaller),

    Ayrık-sürekli (kanalın girişinde - ayrık sinyaller ve çıkışta - sürekli sinyaller).

    Kanallar olabilir doğrusal Ve doğrusal olmayan, geçici Ve uzay-zamansal.

    Olası sınıflandırma iletişim kanalları frekans aralığına göre .

    Bilgi iletim sistemleri, tek kanal Ve çok kanallı. Sistem tipi, iletişim kanalı tarafından belirlenir. İletişim sistemi aynı tür iletişim kanalları üzerine kurulmuşsa, adı kanalların tipik adıyla belirlenir. Aksi takdirde, sınıflandırma özelliklerinin belirtilmesi kullanılır.

    2 Nolu Sınıflandırma (daha ayrıntılı):

    1. Kullanılan frekans aralığına göre sınıflandırma

    Ø Kilometre (LW) 1-10 km, 30-300 kHz;

    Ø Hektometrik (CB) 100-1000 m, 300-3000 kHz;

    Ø Dekametre (HF) 10-100 m, 3-30 MHz;

    Ø Metre (MV) 1-10 m, 30-300 MHz;

    Ø Desimetre (UHF) 10-100 cm, 300-3000 MHz;

    Ø Santimetre (SMW) 1-10 cm, 3-30 GHz;

    Ø Milimetre (MMV) 1-10 mm, 30-300 GHz;

    Ø Ondalık (DMMV) 0,1-1 mm, 300-3000 GHz.

    2. İletişim hatlarının yönüne göre

    - yönlendirilmiş ( farklı iletkenler kullanılır):

    Ø koaksiyel,

    Ø bakır iletkenlere dayalı bükümlü çiftler,

    Ø fiber optik.

    - yönsüz (radyo bağlantıları);

    Ø görüş hattı;

    Ø troposferik;

    Ø iyonosferik

    Ø boşluk;

    Ø radyo rölesi (desimetre ve daha kısa radyo dalgalarında yeniden iletim).

    3. Gönderilen mesajların türü:

    Ø telgraf;

    o telefon;

    Ø veri aktarımı;

    Ø faks.

    4. Sinyal türleri:

    Ø analog;

    Ø dijital;

    Ø dürtü.

    5. Modülasyon türüne göre (manipülasyon)

    - Analog haberleşme sistemlerinde:

    Ø genlik modülasyonu ile;

    Ø tek yan bant modülasyonu ile;

    Ø frekans modülasyonu ile.

    - Sayısal haberleşme sistemlerinde:

    Ø genlik manipülasyonu ile;

    Ø frekans kaydırmalı anahtarlama ile;

    Ø faz anahtarlamalı;

    Ø ilgili faz kaydırmalı anahtarlama ile;

    Ø ton anahtarlama ile (tek elemanlar alt taşıyıcı salınımını (ton) manipüle eder, ardından manipülasyon daha yüksek bir frekansta gerçekleştirilir).

    6. Radyo sinyali tabanının değerine göre

    Ø geniş bant (B>> 1);

    Ø dar bant (B "1).

    7. Aynı anda iletilen mesajların sayısına göre

    Ø tek kanallı;

    Ø çok kanallı (kanalların frekans, zaman, kod bölümü);


    8. mesaj yönüne göre

    Ø tek taraflı;

    Ø iki taraflı.
    9. Mesaj alışverişi sırası

    Ø tek yönlü iletişim- her bir radyo istasyonunun iletiminin ve alımının sırayla gerçekleştirildiği iki yönlü radyo iletişimi;

    Ø çift ​​yönlü iletişim- iletim ve alım aynı anda gerçekleştirilir (en verimli);

    Ø yarım dubleks- iletimden alıma otomatik geçişi ve muhabire tekrar sorma olasılığını sağlayan tek yönlü anlamına gelir.

    10. Aktarılan bilgileri koruma yollarıyla

    Ø açık iletişim;

    Ø kapalı iletişim (gizli).

    11. Bilgi alışverişinin otomasyon derecesine göre

    Ø otomatik olmayan - radyo kontrolü ve mesajlaşma operatör tarafından gerçekleştirilir;

    Ø otomatik - yalnızca bilgiler manuel olarak girilir;

    Ø otomatik - mesajlaşma işlemi, operatörün katılımı olmadan otomatik bir cihaz ile bir bilgisayar arasında gerçekleştirilir.

    3 Nolu Sınıflandırma (bir şeyler tekrarlanabilir):

    1. Randevu ile

    Telefon

    Telgraf

    televizyon

    yayın

    2. İletim yönüne göre

    Tek yönlü (yalnızca tek yönde iletim)

    Yarım çift yönlü (her iki yönde dönüşümlü olarak iletim)

    Dubleks (her iki yönde aynı anda iletme)

    3. İletişim hattının doğası gereği

    Mekanik

    hidrolik

    Akustik

    Elektrikli (kablolu)

    Radyo (kablosuz)

    Optik

    4. İletişim kanalının giriş ve çıkışındaki sinyallerin doğası gereği

    Analog (sürekli)

    Zaman içinde ayrık

    Sinyal seviyesine göre ayrık

    Dijital (hem zaman hem de seviye olarak ayrık)

    5. İletişim hattı başına kanal sayısına göre

    tek kanal

    çok kanallı

    Ve burada başka bir çizim:

    Şek. 3. İletişim hatlarının sınıflandırılması.


    İletişim kanallarının özellikleri (parametreleri)

    1. Kanal aktarım işlevi: şeklinde sunulur genlik-frekans özelliği (AFC) ve iletişim kanalının çıkışındaki sinüzoidin genliğinin, iletilen sinyalin tüm olası frekansları için girişindeki genliğe kıyasla nasıl azaldığını gösterir. Kanalın normalleştirilmiş frekans yanıtı Şekil 4'te gösterilmektedir. Gerçek bir kanalın frekans tepkisini bilmek, hemen hemen her giriş sinyali için çıkış sinyalinin şeklini belirlemenizi sağlar. Bunu yapmak için, giriş sinyalinin spektrumunu bulmak, onu oluşturan harmoniklerin genliğini genlik-frekans karakteristiğine göre dönüştürmek ve ardından dönüştürülen harmonikleri toplayarak çıkış sinyalinin şeklini bulmak gerekir. Genlik-frekans karakteristiğinin deneysel olarak doğrulanması için, sıfırdan giriş sinyallerinde meydana gelebilecek bir maksimum değere kadar tüm frekans aralığı boyunca referans (genlikte eşit) sinüsoidlerle kanalı test etmek gerekir. Ayrıca, giriş sinüzoidlerinin frekansını küçük bir adımla değiştirmeniz gerekir, bu da deney sayısının büyük olması gerektiği anlamına gelir.

    -- çıkış sinyalinin spektrumunun girişe oranı
    - Bant genişliği

    Şekil 4 Kanalın normalleştirilmiş frekans yanıtı

    2. Bant genişliği: frekans yanıtının bir türev özelliğidir. Çıkış sinyalinin genliğinin girişe oranının önceden belirlenmiş belirli bir sınırı aştığı sürekli bir frekans aralığıdır, yani bant genişliği, bu sinyalin iletişim kanalı üzerinden iletildiği sinyalin frekans aralığını belirler. önemli bozulma. Tipik olarak, bant genişliği, maksimum frekans yanıtının 0,7'sinde ölçülür. Bant genişliği, iletişim kanalı üzerinden mümkün olan maksimum bilgi aktarım hızını büyük ölçüde etkiler.

    3. zayıflama: belirli bir frekanstaki bir sinyal bir kanal üzerinden iletildiğinde, bir sinyalin genliğindeki veya gücündeki nispi azalma olarak tanımlanır. Çoğu zaman, kanalın çalışması sırasında, iletilen sinyalin temel frekansı, yani harmoniğinin en yüksek genliğe ve güce sahip olduğu frekans önceden bilinir. Bu nedenle, kanal üzerinden iletilen sinyallerin bozulmasını yaklaşık olarak tahmin etmek için bu frekanstaki zayıflamayı bilmek yeterlidir. İletilen sinyalin birkaç temel harmoniğine karşılık gelen birkaç frekanstaki zayıflama biliniyorsa, daha doğru tahminler mümkündür.

    Zayıflama genellikle desibel (dB) cinsinden ölçülür ve aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır: , Nerede

    Kanal çıkışındaki sinyal gücü,

    Kanal girişindeki sinyal gücü.

    Zayıflama her zaman belirli bir frekans için hesaplanır ve kanal uzunluğu ile ilişkilidir. Uygulamada, her zaman "spesifik zayıflama" kavramı kullanılır, örn. birim kanal uzunluğu başına sinyal zayıflaması, örneğin 0,1 dB/metre zayıflama.

    4. İletim hızı: birim zamanda kanal üzerinden iletilen bit sayısını karakterize eder. Saniyedeki bit cinsinden ölçülür - bps türetilmiş birimlerin yanı sıra: Kbps, Mbps, Gbps. İletim hızı, kanal bant genişliğine, gürültü düzeyine, kodlama tipine ve modülasyona bağlıdır.

    5. Kanal gürültü bağışıklığı: girişim koşulları altında sinyal iletimi sağlama yeteneğini karakterize eder. Girişim ayrılır dahili(temsil etmek ekipmanın termal gürültüsü) Ve harici(çeşitlidirler ve iletim ortamına bağlıdır). Kanalın gürültü bağışıklığı, alıcı-vericiye gömülü olan, alınan sinyali işlemek için kullanılan donanıma ve algoritmik çözümlere bağlıdır. gürültü bağışıklığı bir kanal aracılığıyla sinyal verme arttırılabilir pahasına kodlama ve özel işleme sinyal.

    6. Dinamik Aralık : kanal tarafından iletilen maksimum sinyal gücünün minimuma oranının logaritması.

    7. Gürültü bağışıklığı: bu gürültü bağışıklığıdır, yani gürültü bağışıklığı

    İletişim sistemi bir dizi parametre ile karakterize edilir. Sistemin kalitesiyle monoton bir bağımlılıkla ilişkili olanlara, sistemin kalitesinin göstergeleri denir. Kalite indeksinin değeri ne kadar yüksek (düşük) ise, diğer şeyler eşit olmak üzere sistem o kadar iyi (kötü) demektir.

    Bir sistem tasarlanırken, önceden belirlenmiş bir optimallik kriterine göre çok sayıda kalite göstergesi ve parametre dikkate alınır. En iyi (optimal) sistem, kalite göstergelerinin bazı amaç fonksiyonlarının en büyük (en küçük) değerine karşılık gelen sistem olarak kabul edilir. İletişim sistemlerinin kalite göstergeleri ve parametreleri şartlı olarak bölünmüştür:

    - bilgilendirme (gürültü bağışıklığı, hız, bant genişliği ve bilgi iletiminin gecikmesi);

    — teknik ve ekonomik (maliyet, genel boyutlar, ağırlık);

    — teknik ve operasyonel göstergeler (ortalama hatasız çalışma süresi, çalışma sıcaklığı aralığı, vb.).

    Hadi ayrılalım göstergeler karakterize eden iletişim sistemi Bilgi aktarımı açısından.

    Gürültü bağışıklığı, bir iletişim sisteminin kalitesinin ana göstergelerinden biridir. Belirli bir girişim için gürültü bağışıklığı, iletim doğruluğu ile karakterize edilir - alınan mesaj ile iletilen mesaj arasındaki yazışma derecesi. Sürekli mesajlar iletirken, uygunluk ölçüsü, alınan a "(t) ve iletilen a (t) mesajları arasındaki standart sapmadır:

    Nerede T - mesajın alındığı süre.

    birincil sinyal B(T) mesajla ilişkili A(T) doğrusal bağımlılık, yani

    B(T) = ka(T),

    Nerede k - Dönüşüm faktörü.

    yıldız işareti, bu sinyalden hata miktarına göre farklılık gösteren sinyalin tahminini gösterir.

    Standart sapma ne kadar küçük olursa, gürültü bağışıklığı o kadar yüksek olur.

    Sadakat ölçüsü de olabilir ε hatasının önceden belirlenmiş bir değeri aşmama olasılığıε 0:

    Bu olasılık ne kadar yüksek olursa, gürültü bağışıklığı da o kadar yüksek olur.

    Ayrık mesajların iletimindeki sadakat ölçüsü, hata olasılığı. Bu olasılık ne kadar düşük olursa, gürültü bağışıklığı o kadar yüksek olur.

    Belirli iletim koşulları için mümkün olan maksimum gürültü bağışıklığı denir potansiyel gürültü bağışıklığı

    Bir iletişim sisteminin kalitesinin bir diğer önemli göstergesi, verim, onlar. sistem tarafından izin verilen maksimum iletim hızı R max. Numaraya göre belirlenir N Bu sistemin kanalları ve verimi C iletişim kanalı:

    Parazitsiz ayrı bir iletişim kanalı için

    Nerede T- bir karakterin iletim süresi; M - alfabenin hacmi. (Bundan sonra, logx gösterimi, ikili logaritma işlemini ifade eder. kayıt 2 X.)

    Kesintisiz iletişim kanalı için

    İLE= Kırbaç(l + Pİle / Pş) ,

    Nerede F - Kanal bant genişliği; R c - sinyal gücü; R w - gürültü gücü.

    Aktarım hızı (verim gibi) saniyedeki bit cinsinden ölçülür

    İletim gecikmesi vericide mesaj iletiminin başlangıcından, alıcının çıkışında geri yüklenen mesajın verildiği ana kadar geçen süredir. İletişim kanalının uzunluğuna ve verici ve alıcıdaki sinyal dönüşümlerinin süresine bağlıdır. İletim gecikmesi, bir iletişim sisteminin kalitesinin en önemli göstergelerinden biridir.

    Ku ve Ka frekans bantları için, taşıyıcı-gürültü oranı C/N, alıcıdaki demodülasyondan önce önemlidir. Demodülasyondan sonra S/N oranı önemlidir. Böylece S/N oranı hem C/N oranına hem de modülasyon ve kodlama özelliklerine bağlıdır.

    İletilen sinyal, gürültülü bir iletişim kanalı üzerinden iletilmesi sırasında meydana gelen çeşitli parazitler ve bozulmalar nedeniyle alıcı cihaz tarafından yanlış algılanabilir. Gürültü bağışıklığını iyileştirmek için çeşitli kodlama yöntemleri kullanılır. Bu nedenle, bilgi kaynağının çıktısı, bit hatası olasılığını azaltmak için sinyale artıklığın eklendiği bir bağlantı kodlayıcıya bağlanır. Bu prosedüre hata öncesi düzeltme (FEC) adı verilir ve verilerin yeniden iletimini talep etmeden hata düzeltmesi sağlayan tek yöntemdir. Bit hata oranı, alıcı kod çözücünün bit hata oranı (BER) ile ilişkilidir. Dijital iletim sistemlerinde alınan sinyalin kalitesinin göstergesi, bildiğiniz gibi, dijital sistemler için S/N oranının karşılığı olan ve belirli bir BER değerinin elde edildiği E b /N 0 oranıdır. .

    Desibel olarak ifade edilen C/N ve Eb/N0 arasındaki oran aşağıdaki formülle belirlenir:

    E b /N 0 \u003d C / N + 10 günlük (1 / R) + 10 logDf, dB (5.32)

    nerede E b /N 0 dB - E b (J) bitindeki enerji miktarının gürültü gücü akı yoğunluğu N 0'a (W/Hz) oranı; R - bilgi aktarım hızı, bit/s; Df, kanalın kapladığı frekans bandıdır, Hz; C/N - Df, dB frekans bandında taşıyıcı/gürültü oranı.

    Pratik dijital sistemlerin karakteristik bir özelliği şudur: belirli bir bilgi bit hızının kanal bant genişliğine oranı için, üzerinde hatasız bir sinyal alımının mümkün olduğu ve altında alımın imkansız olduğu bir sinyal-gürültü oranı vardır. Gürültüye maruz kaldığında kademeli olarak bozulan analog sinyallerin aksine, dijital sistemler, hata düzeltme sisteminin artık etkin bir şekilde çalışamayacağı noktaya kadar, gürültüye karşı nispeten bağışıktır. Sonuç olarak, sistemde keskin bir bozulma veya çökme meydana gelir. Dijital sistemlerin bu özelliği, kalite derecelendirme ihtiyacını ortadan kaldırır. Eb/N0 oranının toplam bozulmuş seviyesi, kabul edilebilir bir değere karşılık gelen bazı gerekli seviyelerden daha yüksekse, alınan sinyalin kalitesi zarar görmeyecektir. bit hatası olasılıkları() veya belirli bir BER değeri. ve Eb/N0 arasındaki ilişki, seçilen dijital modülasyon yönteminin belirli özelliklerine bağlıdır, dolayısıyla uydu operatörleri genellikle Eb/N0 ilişkisinin minimum gerekli seviyesini şart koşar. Mükemmel kalite, BER='ye karşılık gelir. Çoğullama çözücünün girişindeki BER, iki faktöre bağlıdır: giriş sinyalinin kalitesi ve sıkışma önleyici kodun düzeltici gücü FEC. FEC numarası, sıkışma önleyici kodun fazlalığını gösterir.

    BER değeri eşit olan bir dijital sinyalin yüksek kaliteli alımı için gereken sinyal-gürültü oranı tablodan belirlenir.

    İletişim hatlarının özellikleri iki gruba ayrılabilir:

    • yayılma parametreleri, örneğin bir bakır kablonun doğrusal endüktansı gibi hattın kendi parametrelerine bağlı olarak yararlı sinyal yayma sürecini karakterize eder;
    • etki parametreleri, diğer sinyallerin faydalı sinyal üzerindeki etki derecesini tanımlar - harici parazit, bir bakır kablodaki diğer iletken çiftlerinden kaynaklanan parazit.

    Buna karşılık, bu grupların her birinde birincil ve ikincil parametreler ayırt edilebilir. Birincil - iletişim hattının fiziksel yapısını karakterize eder: örneğin, bir bakır kablonun yalıtımının doğrusal aktif direnci, doğrusal endüktans, doğrusal kapasitans ve doğrusal iletkenliği veya bir optik fiberin kırılma indisinin optikten uzaklığa bağımlılığı eksen. İkincil parametreler, iletişim hattı boyunca sinyal yayılma işleminin bazı genelleştirilmiş sonuçlarını ifade eder ve doğasına bağlı değildir - örneğin, iletişim hattı boyunca belirli bir mesafeyi kat ettiğinde sinyal gücü zayıflamasının derecesi, sözde sinyal zayıflaması . Bakır kablolar için, komşu bir bükümlü çiftten gelen girişimin zayıflama derecesi gibi ikincil bir etki parametresi daha az önemli değildir.

    İkincil parametreler, iletim hattının bazı referans etkilere verdiği yanıtla belirlenir. Bu yaklaşım, karmaşık teorik çalışmalara ve analitik modellerin inşasına başvurmadan, herhangi bir nitelikteki iletişim hatlarının özelliklerini oldukça basit ve tekdüze bir şekilde belirlemeyi mümkün kılar. İletişim hatlarının tepkisini incelemek için, çeşitli frekanslardaki sinüzoidal sinyaller çoğunlukla referans sinyalleri olarak kullanılır.

    HABERLEŞME HATLARINDAKİ SİNYALLERİN SPEKTRAL ANALİZİ

    Herhangi bir periyodik süreç, farklı frekansların ve farklı genliklerin sinüzoidal salınımlarının toplamı olarak temsil edilebilir (bkz. Şekil 1). Sinüzoidin her bir bileşeni aynı zamanda bir harmonik olarak adlandırılır ve tüm harmoniklerin kümesine orijinal sinyalin spektral ayrışması denir. Periyodik olmayan sinyaller, sürekli bir frekans spektrumu ile sinüzoidal sinyallerin bir integrali olarak temsil edilebilir.

    Bir iletişim hattı üzerinden iletildiğinde, farklı frekanslardaki sinüsoidlerin eşit olmayan deformasyonu nedeniyle dalga biçimi bozulur. Bu, konuşmayı ileten bir analog sinyal ise, sesin tınısı, üst tonların - yan frekansların yanlış çoğaltılması nedeniyle değişir. Bilgisayar ağlarının özelliği olan darbe sinyallerini iletirken, düşük frekanslı ve yüksek frekanslı harmonikler bozulur, sonuç olarak darbelerin ön kısımları dikdörtgen şeklini kaybeder (bkz. Şekil 2). Bu nedenle, sinyaller hattın alıcı ucunda zayıf bir şekilde tanınabilir.

    Bir iletişim hattı üzerinden iletildiğinde, fiziksel parametreleri ideal olanlardan farklı olduğu için sinyaller bozulur. Bu nedenle, örneğin, bakır teller her zaman uzunluk boyunca dağıtılmış aktif direnç, kapasitif ve endüktif yükün bir kombinasyonunu temsil eder. Sonuç olarak, farklı frekanslardaki sinüsoidler için hat farklı empedansa sahip olacaktır, bu da farklı şekillerde iletilecekleri anlamına gelir. Fiber optik kablo ayrıca ışık iletimi için ideal ortamdan - vakumdan sapmalara sahiptir. İletişim hattı ara ekipman içeriyorsa, ek bozulmalara neden olabilir.

    İletişim hattının dahili fiziksel parametrelerinin homojen olmaması yanlış sinyallere neden olmakla kalmaz, dış gürültü de hattın çıkışındaki dalga formunun bozulmasına katkıda bulunur. Çeşitli elektrik motorları, elektronik cihazlar, atmosferik olaylar vb. tarafından oluşturulurlar. Kablo geliştiricileri ve yükseltici anahtarlama ekipmanı geliştiricileri tarafından alınan koruyucu önlemlere rağmen, dış parazitlerin etkisini tamamen telafi etmek mümkün değildir. Ek olarak, kabloda dahili parazitler vardır - bir iletken çiftinden diğerine alıcılar denir. Sonuç olarak, iletişim hattının çıkışındaki sinyaller genellikle karmaşık bir şekle sahiptir (Şekil 2'de gösterildiği gibi), buradan hattın girişine hangi ayrı bilginin beslendiğini anlamak bazen zordur.

    Orijinal sinyallerin kalitesi (cephelerin dikliği, darbelerin genel şekli), iletişim hattında sinyal üreten vericinin kalitesine bağlıdır. Bir vericinin en önemli özelliklerinden biri spektraldir, yani ürettiği sinyallerin spektral ayrışımı. Yüksek kaliteli dikdörtgen darbeler üretmek için vericinin spektral yanıtının mümkün olduğu kadar dar olması gerekir. Örneğin, darbe üretirken lazer diyotları LED'lere (30-50 nm) kıyasla çok daha küçük bir emisyon spektrum genişliğine (1-2 nm) sahiptir, bu nedenle lazer diyotlarının modülasyon frekansı LED'lerinkinden çok daha yüksek olabilir.

    NEMLENDİRME VE ETKİ

    Sinüzoidal sinyallerin iletişim hatları tarafından bozulma derecesi, zayıflama ve bant genişliği gibi özellikler kullanılarak tahmin edilir.

    Zayıflama, haberleşme hattının çıkışındaki referans sinüzoidal sinyalin gücünün, bu hattın girişindeki sinyal gücüne göre ne kadar azaldığını gösterir. Zayıflama A genellikle desibel (dB) cinsinden ölçülür ve aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:

    A \u003d 10 lg P çıkışı / P girişi,

    burada P out, hattın çıkışındaki sinyal gücüdür ve P in, hattın girişindeki sinyal gücüdür.

    Ara amplifikatörlerin yokluğunda, kablonun çıkış sinyalinin gücü her zaman girişin gücünden daha azdır, bu nedenle kablonun zayıflaması kural olarak negatif bir değere sahiptir.

    Bir iletişim hattından geçtiğinde sinüzoidal bir sinyalin gücünün zayıflama derecesi genellikle sinüzoidin frekansına bağlıdır, bu nedenle yalnızca pratikte kullanılan tüm aralık boyunca zayıflamanın frekansa bağımlılığı tam bir özellik verir (Şekil 3). .

    Şekil 3. Frekansa karşı zayıflama.

    Zayıflama, bir iletişim hattının genelleştirilmiş bir özelliğidir, çünkü kişinin sinyalin tam şekli hakkında değil, gücü (sinyal şeklinden kaynaklanan integral) hakkında karar vermesine izin verir. Uygulamada zayıflama, iletişim hatlarının tanımının önemli bir özelliğidir: özellikle kablo standartlarında bu parametre ana parametrelerden biri olarak kabul edilir.

    Çoğu zaman, bir iletişim hattının parametrelerini açıklarken, zayıflama değerleri, her biri zayıflamanın ölçüldüğü belirli bir frekansa karşılık gelen genel bağımlılığın yalnızca birkaç noktasında verilir. Bireysel zayıflama değeri, zayıflama faktörü olarak adlandırılır. Tam bir özellik yerine sadece birkaç değerin kullanılması, bir yandan hattın kalitesini kontrol ederken ölçümleri basitleştirme arzusuyla, diğer yandan iletilen sinyalin temel frekansı ile bağlantılıdır. genellikle önceden bilinir - bu, harmoniğinin en yüksek genliğe ve güce sahip olduğu frekanstır. Bu nedenle, hat üzerinden iletilen sinyallerin bozulmasını yaklaşık olarak tahmin etmek için belirli bir frekanstaki zayıflama seviyesini bilmek yeterlidir. İletilen sinyalin birkaç temel harmoniğine karşılık gelen çeşitli frekanslardaki zayıflama biliniyorsa, daha doğru tahminler mümkündür.

    Zayıflama ne kadar düşük olursa, döşendiği iletişim hattının veya kablonun kalitesi o kadar yüksek olur. Tipik olarak zayıflama, bir iletişim hattının amplifikatörler ve rejeneratörler olmadan kablolar ve kesitlerden oluşan pasif bölümleri için belirlenir. Örneğin, hemen hemen tüm LAN teknolojilerinde kullanılan, binalarda iç mekan kablolaması için Kategori 5 bükümlü çift kablo, 100 m kablo uzunluğunda 100 MHz frekans için en az -23,6 dB zayıflamaya sahiptir.

    100 MHz frekans seçildi çünkü bu kablo kategorisi, sinyalleri yaklaşık 100 MHz frekansta önemli harmoniklere sahip olan yüksek hızlı veri iletimi için tasarlandı. Daha yüksek kaliteli bir Kategori 6 kablosu, 100 MHz frekansta zaten en az -20,6 dB'lik bir zayıflamaya sahiptir, yani sinyal gücü daha az azalır. Genellikle, belgelerde mutlak zayıflama değerleri verilir, yani işareti atlanır, çünkü hattın amplifikatörler ve rejeneratörler içermeyen pasif bir bölümü, örneğin sürekli bir kablo için zayıflama her zaman negatiftir.

    Optik kablo, 1000 m'lik bir kablo uzunluğu için tipik olarak 0,2 ila 3 dB aralığında, önemli ölçüde daha düşük (mutlak değerde) zayıflama boyutları ile karakterize edilir. Neredeyse tüm optik fiberler, zayıflamanın karmaşık bir dalga boyu bağımlılığına sahiptir, üç " saydamlık pencereleri" ". Tipik bir örnek Şekil 4'te gösterilmiştir. Gördüğünüz gibi modern fiberlerin etkin kullanım alanı 850, 1300 ve 1550 nm dalga boyları ile sınırlıdır, 1550 nm penceresi ise en az kaybı ve dolayısıyla maksimumu sağlar. sabit bir verici gücünde ve sabit bir alıcı hassasiyetinde menzil. Üretilen multimode kablo 850 ve 1300 nm olmak üzere ilk iki şeffaflık penceresine, single-mode kablo ise 1310 ve 1550 nm aralığında iki şeffaflık penceresine sahiptir.

    Verici gücü genellikle sinyalin mutlak güç seviyesi ile karakterize edilir. Zayıflama gibi güç seviyesi desibel cinsinden ölçülür. Bu durumda baz değer olarak 1 mW değeri alınır. Böylece, güç seviyesi p aşağıdaki formülle hesaplanır:

    P = 10 lg P/1 mW [dBm],

    burada P, milivat cinsinden sinyal gücüdür ve dBm, güç seviyesi birimidir (mW başına dB).

    Bir bakır iletişim hattının yayılmasının önemli bir ikincil parametresi empedansıdır. Bu parametre, belirli bir frekanstaki bir elektromanyetik dalganın homojen bir devre boyunca yayılırken karşılaştığı toplam (karmaşık) direnci temsil eder. Dalga empedansı Ohm olarak ölçülür ve iletişim hattının aktif direnç, lineer endüktans ve lineer kapasitans gibi birincil parametrelerine ve ayrıca sinyalin kendi frekansına bağlıdır. Vericinin çıkış empedansı, hattın karakteristik empedansına uygun olmalıdır, aksi takdirde sinyal zayıflaması aşırı derecede büyük olacaktır.

    BAĞIŞIKLIK

    Bir hattın gürültü bağışıklığı, dış ortamdan veya kablonun iletkenlerinden kaynaklanan parazit seviyesini azaltma yeteneğini belirler. Kullanılan fiziksel ortamın türüne, hattın kendisinin perdeleme ve gürültü bastırma araçlarına bağlıdır. Gürültüye en az dayanıklı olanlar radyo hatlarıdır, kablo hatları iyi stabiliteye sahiptir ve dış elektromanyetik radyasyona karşı duyarsız olan fiber optik hatlar mükemmel stabiliteye sahiptir. Tipik olarak, harici elektromanyetik alanlardan kaynaklanan parazit, iletkenlerin ekranlanması ve/veya bükülmesiyle azaltılır. Gürültü bağışıklığını karakterize eden değerler, iletişim hattının etkisinin parametrelerini ifade eder.

    Bir bakır kablonun etkisinin birincil parametreleri elektriksel ve manyetik bağlantılar. Elektrik kuplajı, etkilenen devredeki indüklenen akımın, etkileyen devrede etkili olan gerilime oranı olarak tanımlanır. Manyetik kuplaj, etkilenen devrede indüklenen elektromotor kuvvetinin etkilenen devredeki akıma oranıdır. Elektriksel ve manyetik bağlantının sonucu, etkilenen devrede indüklenen sinyaller (başlatma) olacaktır. Bir kablonun manyetiklere karşı direnci, birkaç farklı parametre ile karakterize edilir.

    Yakın uçtaki karışma zayıflaması (Near End Cross Talk, NEXT), başlatmanın komşu çiftlerden birine bağlı bir verici tarafından üretilen bir sinyalin eyleminin bir sonucu olarak oluşması durumunda kablonun kararlılığını belirler. etkilenen bağlı alıcıya bağlı olan kablonun aynı ucu. Desibel cinsinden ifade edilen NEXT göstergesi, 10 lg Pout/Pnav'a eşittir; burada Pout, çıkış sinyalinin gücüdür, Pnav, indüklenen sinyalin gücüdür. NEXT değeri ne kadar küçük olursa, kablo o kadar iyi olur. Bu nedenle, Kategori 5 bükümlü çift için NEXT, 100 MHz'de -27 dB'den daha iyi olmalıdır.

    Uzak uçtaki karışma (Far End Cross Talk, FEXT), verici ve alıcı kablonun farklı uçlarına bağlandığında bir kablonun parazite karşı direncini tanımlar. Açıkçası, bu gösterge NEXT'den daha iyi olmalıdır, çünkü sinyal her bir çiftteki zayıflama nedeniyle zayıflamış olarak kablonun uzak ucuna gelir.

    NEXT ve FEXT göstergeleri genellikle birkaç çift bükümlü çiftten oluşan bir kabloyla ilgili olarak, bir çiftten diğerine karşılıklı girişim önemli değerlere ulaşabildiğinde kullanılır. Tek bir koaksiyel kablo için (yani, bir ekranlı damardan oluşan), bu gösterge bir anlam ifade etmez ve her bir damarın yüksek derecede koruması nedeniyle çift koaksiyel kablo için geçerli değildir. Optik fiberler ayrıca birbirleriyle belirgin bir girişim oluşturmaz.

    Bazı yeni teknolojilerde verilerin aynı anda birkaç bükümlü çift üzerinden iletilmesi nedeniyle, son zamanlarda toplam göstergeler (PowerSUM, PS) - PS NEXT ve PS FEXT kullanılmıştır. Kablonun direncini, diğer tüm verici çiftlerden gelen kablo çiftlerinden biri üzerindeki toplam karışma gücüne yansıtırlar.

    İletim ortamının çok önemli bir özelliği, faydalı sinyal ve parazit seviyeleri arasındaki fark olan kablo koruma indeksidir (ACR). Bu değer ne kadar büyük olursa, potansiyel olarak daha yüksek hızlı veriler belirtilen kablo üzerinden iletilebilir.

    GÜVENİLİRLİK

    Veri iletiminin güvenilirliği, iletilen her veri biti için bozulma olasılığını karakterize eder. Bazen aynı göstergeye bit hata oranı (Bit Hata Oranı, BER) denir. Ek hata koruması olmayan iletişim kanalları için BER değeri (örneğin, bozuk çerçevelerin yeniden iletimi ile kendi kendini düzelten kodlar veya protokoller) kural olarak 10-4-10-6'dır ve fiber optik iletişim hatlarında - 10- 9. Örneğin, 10-4'lük bir veri iletim güven değeri, ortalama olarak 10.000 bitten bir bitin değerinin yanlış yorumlandığını gösterir.

    Bit hataları, hem hattaki gürültünün varlığından hem de hattın sınırlı bant genişliğinden kaynaklanan dalga biçimi bozulmasından kaynaklanır. Bu nedenle, iletilen verilerin güvenilirliğini artırmak için hattın gürültü bağışıklığının derecesini artırmak, kablodaki karışma düzeyini azaltmak ve ayrıca daha geniş bir çalışma frekans bandına sahip iletişim hatlarını kullanmak gerekir.

    BANT GENİŞLİĞİ

    Bant genişliği başka bir ikincil özelliktir. Bir yandan doğrudan zayıflamaya bağlıdır, diğer yandan mümkün olan maksimum bilgi aktarım hızı gibi iletişim hattının bu kadar önemli bir göstergesini doğrudan etkiler.

    Bant genişliği (bant genişliği), zayıflamanın önceden belirlenmiş bir sınırı aşmadığı sürekli bir frekans aralığıdır. Başka bir deyişle, bant genişliği, sinüzoidal bir sinyalin, bu sinyalin önemli bir bozulma olmadan iletişim hattı üzerinden iletildiği frekans aralığını belirler (sıklıkla, çıkış sinyali gücünün girişe göre yarıya düştüğü sınır olarak alınır, bu da şuna karşılık gelir: -3 dB zayıflama) . Aşağıda göreceğimiz gibi, bant genişliği, iletişim hattı üzerinden mümkün olan maksimum bilgi aktarım hızını büyük ölçüde etkiler.

    Bu nedenle, frekans yanıtı, bant genişliği ve zayıflama evrensel özelliklerdir ve bunların bilgisi, herhangi bir biçimdeki sinyallerin iletişim hattı aracılığıyla nasıl iletileceği sonucuna varmamızı sağlar.

    KAPASİTE

    Verim (birim zamanda iletilen bilgi biti sayısı) ve veri iletiminin güvenilirliği (bozuk olmayan bir bit teslim etme olasılığı veya bozulma olasılığı), bu özellikler performansı doğrudan etkilediğinden, öncelikle bilgisayar ağı geliştiricilerini ilgilendirir. ve oluşturulan ağın güvenilirliği.

    Veri aktarımının verimi ve güvenilirliği, hem fiziksel ortamın özelliklerine hem de veri aktarım yöntemine bağlıdır. Bu nedenle, fiziksel katmanın protokolünün tanımından önce iletişim hattının çıktısından bahsetmek imkansızdır. Hattın bant genişliği (çıktı), iletişim hattı üzerinden mümkün olan maksimum veri aktarım hızını karakterize eder. Saniye başına bit (bps) ve türetilmiş birimlerle ölçülür - saniye başına kilobit (Kbps), saniye başına megabit (Mbps), saniye başına gigabit (Gbps), vb.

    İletişim hatlarının ve iletişim ağı ekipmanının bant genişliği geleneksel olarak saniye başına bayt olarak değil, saniye başına bit cinsinden ölçülür. Bunun nedeni, ağlardaki verilerin bilgisayar içindeki aygıtlar arasında olduğu gibi paralel baytlar halinde değil, sıralı olarak, yani bit parça iletilmesidir. Ağ teknolojilerinde kilobit, megabit veya gigabit gibi ölçü birimleri kesinlikle 10'un kuvvetlerine karşılık gelir (yani kilobit 1000 bittir ve megabit 1000000 bittir), bilim ve teknolojinin tüm dallarında alışılageldiği gibi ve bu sayılara yakın değildir. "kilo" önekinin 210 = 1024 ve "mega"nın 220 = 1.048.576 olduğu programlamada alışılmış olduğu gibi 2'nin kuvvetlerine.

    Bir iletişim hattının çıktısı, yalnızca zayıflama ve bant genişliği gibi özelliklerine değil, aynı zamanda iletilen sinyallerin spektrumuna da bağlıdır. Sinyalin önemli harmonikleri (yani, genlikleri ortaya çıkan sinyale ana katkıyı yapan harmonikler) hattın bant genişliğinin ötesine geçmezse, böyle bir sinyal iyi iletilecek ve alıcı doğru bir şekilde tanıyabilecektir. Verici tarafından hat üzerinden gönderilen bilgiler. Önemli harmonikler iletişim hattının bant genişliğinin ötesine geçerse, sinyal önemli ölçüde bozulacak, alıcı bilgiyi tanımada hatalar yapacak ve sonuçta bilginin kendisi belirli bir bant genişliği ile iletilemeyecek.

    BİLGİLERİ KODLAMA YÖNTEMİ

    Ayrık bilgileri iletişim hattına uygulanan sinyaller biçiminde temsil etmek için bir yöntemin seçimine fiziksel veya doğrusal kodlama denir.

    Sinyallerin spektrumu ve hattın bant genişliği seçilen kodlama yöntemine bağlıdır. Bu nedenle, farklı kodlama yöntemleri, farklı bant genişliğine karşılık gelebilir. Örneğin, Kategori 3 bükümlü çift, 10BaseT fiziksel katman kodlama yönteminde 10 Mbps'de ve 100BaseT4 kodlama yönteminde 33 Mbps'de veri iletebilir.

    Bilgi teorisine göre, alınan sinyalde yalnızca fark edilebilir ve öngörülemeyen bir değişiklik bilgi taşır. Bu nedenle, genlik, faz ve frekansın değişmeden kaldığı bir sinüzoidin alımı bilgi taşımaz, çünkü sinyal değişse de kolayca tahmin edilebilir. Benzer şekilde, bir bilgisayarın saat veri yolundaki darbeler, değişimleri zaman içinde sabit olduğundan hiçbir bilgi taşımazlar. Ancak veri yolundaki darbeler önceden tahmin edilemez, bu nedenle bireysel bloklar veya bilgisayar cihazları arasında bilgi aktarırlar.

    Çoğu kodlama yöntemi, periyodik bir sinyalin bazı parametrelerinde bir değişiklik kullanır - bir sinüzoidin frekansı, genliği ve fazı veya bir darbe dizisinin potansiyelinin işareti. Parametreleri değişen periyodik bir sinyale taşıyıcı sinyal veya bu tür bir sinyal olarak bir sinüzoid kullanılıyorsa taşıyıcı frekansı denir.

    Sinyal, durumlarından yalnızca ikisi farklı olacak şekilde değişirse, o zaman herhangi bir değişiklik en küçük bilgi birimine - biraz - karşılık gelecektir. Sinyal ikiden fazla ayırt edilebilir duruma sahip olabilirse, o zaman herhangi bir değişiklik birkaç bilgi biti içerir.

    Taşıyıcı periyodik sinyalin bilgi parametresindeki değişim sayısı baud (baud) cinsinden ölçülür. Bilgi sinyalindeki bitişik değişiklikler arasındaki süre, vericinin saat döngüsü olarak adlandırılır.

    Saniyedeki bit cinsinden hat bant genişliği genellikle baud sayısıyla aynı değildir. Baud hızından daha yüksek veya daha düşük olabilir ve bu oran kodlama yöntemine bağlıdır.

    Bir sinyal ikiden fazla farklı duruma sahip olduğunda, saniye başına bit cinsinden verim, baud hızından daha yüksek olacaktır. Örneğin, bilgi parametreleri bir sinüzoidin fazı ve genliği ise (ve dört faz durumu ayırt edilir - 00, 900, 1800 ve 2700'de ve sinyal genliğinin iki değerinde), o zaman bilgi sinyali sekiz ayırt edilebilir olabilir devletler. Bu durumda 2400 baud'da (saat frekansı 2400 Hz olan) çalışan bir modem, bir sinyal değişikliği ile üç bit bilgi iletildiği için 7200 bps hızında bilgi iletir.

    İki ayırt edilebilir duruma sahip sinyaller kullanıldığında, ters resim mümkündür. Bunun nedeni genellikle, kullanıcı bilgilerinin alıcı tarafından güvenilir bir şekilde tanınması için dizideki her bitin, taşıyıcı sinyalin bilgi parametresindeki birkaç değişiklikle kodlanmasıdır. Örneğin, tek bir bit değerini pozitif polarite darbesiyle ve bir bitin sıfır değerini negatif polarite darbesiyle kodlarken, fiziksel sinyal her bitin iletimi sırasında durumunu iki kez değiştirir. Bu kodlama ile hattın bant genişliği, hat üzerinden iletilen baud sayısından iki kat daha azdır.

    Hattın bant genişliği yalnızca fiziksel değil aynı zamanda mantıksal kodlamadan da etkilenir. Fiziksel kodlamadan önce gerçekleştirilir, orijinal bilginin bitlerinin aynı bilgiyi taşıyan yeni bir bit dizisiyle değiştirilmesini ifade eder, ancak buna ek olarak ek özelliklere, özellikle alıcı tarafın alınan verideki hataları tespit etme yeteneğine sahiptir. veri. Orijinal bilginin her baytına bir eşlik bitinin eşlik etmesi, modemler kullanılarak veri iletirken çok yaygın olarak kullanılan bir mantıksal kodlama yöntemidir. Mantıksal kodlamanın başka bir örneği, halka açık iletişim kanalları üzerinden iletildiğinde gizliliğini sağlayan verilerin şifrelenmesidir. Mantıksal kodlamada, çoğu zaman orijinal bit dizisi daha uzun bir dizi ile değiştirilir, bu nedenle faydalı bilgilere göre kanal verimi azalır.

    Natalya Olifer, Journal of Network Solutions/LAN'da köşe yazarıdır. Kendisiyle şu adresten iletişime geçilebilir: [e-posta korumalı]. Viktor Olifer, Uni Corporation'ın baş uzmanıdır. Kendisiyle şu adresten iletişime geçilebilir:

    Devamını oku: