Понятие системы передачи данных.

СПД – это совокупность технических, логических, программных средств, обеспечивающих формирование, передачу и прием сигналов, а следовательно и информации. Это так называемые телекоммуникационные системы ТКС. Они имеют особенность, отличающую их от других информационных систем, заключающуюся в существенном различии геометрических размеров передающих и принимающих устройств и линий связи, осуществляющих транспортировку сигналов.

Сигнал – материальный носитель информации, локализованный в пространстве и времени. Различают статический и динамический сигналы.

Статический – обеспечивающий передачу информации во времени. Он жестко привязан к материальной среде и является его частью (отверстие в перфоленте, намагниченная область на дискете). Процессы, связанные с такими сигналами, называются процессами хранения информации.

Динамический – сигнал, способный перемещаться по материальной среде. В этом случае для передачи информации используются две сущности: среда передачи и носитель информации (сигнал), существующий временно. Т. е. сигналы формируются, эмитируются в передающую среду передающими устройствами (передатчиками), распространяются в направлении приемных устройств (приемников) передающей средой (линией связи или эфиром) и поглощаются приемниками, которые преобразуют энергию сигнала в форму или вид, удобный для устройств обработки информации (компьютеры) с сохранением информационных объектов, переносимых сигналами. Носителем динамических сигналов является электромагнитное поле, проявляющееся в виде импульсов электрического напряжения или тока пакетов электромагнитных волн ЭВМ, световых импульсов и т.д.                                                           

 

 

1. Однополярный импульс.

2. Экспонегнциальный импульс.

3. Колоколообразный импульс.

4. Пакет гармонических колебаний.      

5. Двуполярный импульс.   

6. Перепад напряжения.

7. Биполярные единичные импульсы.

8. Пятиуровневый сигнал.

9. Синусоидальный импульс, полупериод.

10. Многоуровневый дискретный сигнал, результат цифроаналогового преобразования.

В случае использования в качестве среды эфира сигналом является пакет (слой) электромагнитных волн, форма которого зависит от параметра процедуры излучения и параметра устройства, излучающего электромагнитные волны (антенны). Если антенна точечная, то сигнал через некоторое время переместиться в пространстве на расстояние d=ct.

 

   

Если антенна направленная, то

 

   

 

из рисунка видно, что:

1) объем, занимаемый электромагнитными волнами, увеличивается с течением времени. Напряженность поля с течением времени и увеличением расстояния уменьшается. Направленность антенны снижает этот эффект.

2) это излучение позволяет передавать информацию многим приемникам, и такая передача называется широковещанием.

 

Таким образом, система передачи данных может быть представлена следующей схемой:

 

 

ИП - источник помех;

ИИ - источник информации;

П – получатель информации;

ЛС – линия связи или физическая среда (ФС);

Пр - приемник;

ПИ – получатель информации.

Линия связи, в которой отсутствуют помехи, называется идеальной. Таких линий в природе не существует, поскольку они являются не только источником полезных сигналов, но и шумов, помех и наводок. В общем случае говорят о наличии в линии связи шумов определенного уровня, которые определяются значением среднего напряжения или средней мощности шума. Для определения качества линии принято использовать значение отношения U_c/U_ш, P_c/P_ш

Причем это отношение задается в логарифмическом масштабе в виде:  20 lgU_c/U_ш,

           10 lgP_c/P_ш,

           PºU².

Одна и та же линия связи может служить для организации одного, нескольких или даже многих каналов связи.

Канал передачи данных - это совокупность технических, логических или программных средств для организации односторонней передачи данных. В линии связи можно организовать несколько каналов связи, по каждому из которых передается своя информация, при этом говорят, что линия разделяется между несколькими каналами. Существует два основных способа разделения каналов связи: TDM (временное) и FDM (WDM) (частотное).

Передатчик преобразует сообщение, формируемое источником информации в сигналы, передаваемое по линии связи. Процедура формирования сигнала называется модуляцией, манипуляцией или физическим кодированием.

 

Приемник.

 

Передающий сигнал на выходе линии связи часто существенно отличается от передаваемого из-за явлений затуханий, зашумлений, искажений, в результате чего задача выделения полезного сигнала часто требует использования сложных алгоритмов кодирования и декодирования данных, а также алгоритмов распознания сигналов на фоне помех и шумов.

Часто неидеальность принимаемых сигналов приводит к ошибкам передачи данных. Количество таких ошибок за определенный промежуток времени принято характеризовать вероятностной оценкой, которую называют вероятностью появления ошибки, она характеризует качество канала связи. Вероятность ошибок для разных линий существенно разнится. Величина влияет на выбор протокола обмена данными. При большой вероятности ошибок протоколы должны содержать средства ликвидации ошибок.

 

Линия связи.

 

Линия связи – это физическая среда передачи данных, включающая естественные и искусственные среды и средства, создающиеся или использующиеся для обеспечения передачи сигнала. Она может представлять собой часть пространства между передатчиком и приемником, в котором распространяются электромагнитные волны (такая среда называется естественной), или специальным образом созданную искусственную среду, обеспечивающую передачу сигналов.

Кабельные системы подразделяются на медные и оптоволоконные.

Медные кабельные системы: в основе такой линии связи лежит использование одной из разновидностей медных кабелей.

 

 

Кабельная система представляет собой часть контура специфической формы, который вытянут в сторону нагрузки.

        

 

 

На смену коаксиальным кабелям приходят витые пары.

        

    Скручивание обеспечивает витой паре не только механическую целостность, но и существенно улучшает электрические характеристики этого кабеля. Благодаря скрутке витая пара излучает меньше в окружающее пространство и меньше принимает помехи извне.

 

Длинные линии.

 

Если длина отрезка кабеля такова, что время распространения сигнала по нему соизмеримо с длительностью самого сигнала, то такая линия называется длинной. Эффект длинной линии проявляется в том, что процессы в начале линии и на выходе протекают независимо друг от друга, поскольку происходят в разное время.

                  

        

 

Таким образом, в длинной линии происходят процессы излучения, передачи, т.е. перемещения сигналов от неоднородности.

Было определено, что свойства линии связи определяются значениями индуктивности и емкости поконной линии.

 

 

-волновое сопротивление.

Если обеспечить равенство, никаких паразитных явлений не возникает в длинной линии.

 

 

r_кк = 50,75,93 (Ом) для коаксиального кабеля,

r_вн = 120 (Ом) для витой пары.

 

Если линия связи, использующая технологические передачи данных, позволяет подключение в произвольных точках по всей длине и количество приемников должно быть большим, то требуемое согласование приводит к такому методу:

 

r_t = r, r_п, r_Пр >>r.