МИНИСТЕРСТВО ПО РАЗВИТИЮ ИНФОРМАЦИОННЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ И КОММУНИКАЦИЙ РЕСПУБЛИКИ
УЗБЕКИСТАН
ТАШКЕНТСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ ИМЕНИ МУХАММАДА АЛЬ - ХОРAЗМИЙ
Самостоятельная
работа
По предмету: Коммуникация данных
На тему: «Линии связи
и ее составляющие. Определение и описание»
Выполнил студент группы 715-15:
Носиров Ш.
Приняла:
Сайфуллаева Н.А.
Ташкент 2017
Введение
Для построения компьютерных
сетей применяются линии связи, использующие
различную физическую среду. В качестве
физической среды в коммуникациях используются:
металлы (в основном медь), сверхпрозрачное
стекло (кварц) или пластик и эфир. Физическая
среда передачи данных может представлять
собой кабель "витая пара", коаксиальные
кабель, волоконно-оптический кабель и
окружающее пространство.
Линии связи или линии передачи
данных - это промежуточная аппаратура
и физическая среда, по которой передаются
информационные сигналы (данные).
Типы линий связи.
Линия связи состоит в общем
случае из физической среды, по которой
передаются электрические информационные
сигналы, аппаратуры передачи данных и
промежуточной аппаратуры. Синонимом
термина линия связи (line) является термин канал связи(channel).
Рис. Состав линии связи.
Физическая среда передачи данных (medium) может
представлять собой кабель, то есть набор
проводов, изоляционных и защитных оболочек
и соединительных разъемов, а также земную
атмосферу или космическое пространство,
через которые распространяются электромагнитные
волны.
В зависимости от среды передачи данных
линии связи разделяются на следующие
(см. рисунок ниже):
кабельные (медные и волоконно-оптические);
радиоканалы наземной и спутниковой
связи.
Рис. Типы линий связи.
В одной линии связи можно образовать
несколько каналов связи (виртуальных
или логических каналов), например путем
частотного или временного разделения
каналов. Канал связи - это средство односторонней
передачи данных. Если линия связи монопольно
используется каналом связи, то в этом
случае линию связи называют каналом связи.
Канал передачи данных - это
средства двухстороннего обмена данными,
которые включают в себя линии связи и
аппаратуру передачи (приема) данных. Каналы
передачи данных связывают между собой
источники информации и приемники информации.
В зависимости от физической
среды передачи данных линии связи можно
разделить на:
проводные линии связи без изолирующих
и экранирующих оплеток;
кабельные, где для передачи
сигналов используются такие линии связи
как кабели "витая пара", коаксиальные
кабели или оптоволоконные кабели;
беспроводные (радиоканалы
наземной и спутниковой связи), использующие
для передачи сигналов электромагнитные
волны, которые распространяются по эфиру.
Проводные линии
связи
Проводные (воздушные) линии
связи используются для передачи телефонных
и телеграфных сигналом, а также для передачи
компьютерных данных. Эти линии связи
применяются в качестве магистральных
линий связи.
По проводным линиям связи могут
быть организованы аналоговые и цифровые
каналы передачи данных. Скорость передачи
по проводным линиям "простой старой
телефонной линии" (POST - Primitive Old Telephone
System) является очень низкой. Кроме того,
к недостаткам этих линий относятся помехозащищенность
и возможность простого несанкционированного
подключения к сети.
Кабельные линии
связи
Кабельные линии связи имеют
довольно сложную структуру. Кабель состоит
из проводников, заключенных в несколько
слоев изоляции. В компьютерных сетях
используются три типа кабелей.
Характеристики линий связи можно разделить
на две группы:
параметры распространения
характеризуют процесс распространения
полезного сигнала в зависимости от собственных
параметров линии, например погонной индуктивности медного кабеля;
параметры влияния описывают
степень влияния на полезный сигнал других
сигналов - внешних помех, наводок от других
пар проводников в медном кабеле.
В свою очередь, в каждой из этих групп
можно выделить первичные и вторичные
параметры. Первичные — характеризуют
физическую природу линии связи: например,
погонное активное сопротивление, погонную
индуктивность, погонную емкость и погонную
проводимость изоляции медного кабеля
или зависимость коэффициента преломления
оптического волокна от расстояния от
оптической оси. Вторичные параметры выражают
некоторый обобщенный результат процесса
распространения сигнала по линии связи
и не зависят от ее природы — например,
степень ослабления мощности сигнала
при прохождении им определенного расстояния
вдоль линии связи, так называемое затухание
сигнала. Для медных кабелей не менее важен
и такой вторичный параметр влияния, как
степень ослабления помехи от соседней
витой пары.
Вторичные параметры определяются по
отклику линии передачи на некоторые эталонные
воздействия. Подобный подход позволяет
достаточно просто и однотипно определять
характеристики линий связи любой природы,
не прибегая к сложным теоретическим исследованиям
и построению аналитических моделей. Для
исследования реакции линий связи чаще
всего в качестве эталонных используются
синусоидальные сигналы различных частот.
Спектральный
анализ сигналов на линиях связи
Любой периодический процесс можно представить
в виде суммы синусоидальных колебаний
различных частот и различных амплитуд
(см. Рисунок 1). Каждую составляющую синусоиду
называют также гармоникой, а набор всех
гармоник — спектральным разложением
исходного сигнала. Непериодические сигналы
можно представить в виде интеграла синусоидальных
сигналов с непрерывным спектром частот.
Рисунок
1. Представление периодического сигнала
в виде суммы синусоид. |
При передаче по линии связи
форма сигнала искажается вследствие
неодинаковой деформации синусоид различных
частот. Если это аналоговый сигнал, передающий
речь, то изменяется тембр голоса вследствие
неточного воспроизведения обертонов
— боковых частот. При передаче импульсных
сигналов, характерных для компьютерных
сетей, искажаются низкочастотные и высокочастотные
гармоники, в результате фронты импульсов
теряют свою прямоугольную форму (см. Рисунок
2). Поэтому на приемном конце линии сигналы
могут плохо распознаваться.
|
Рисунок
2. Искажение импульсов в линии связи. |
При передаче по линии связи
сигналы искажаются из-за того, что ее
физические параметры отличаются от идеальных.
Так, например, медные провода всегда представляют
собой некоторую распределенную по длине
комбинацию активного сопротивления,
емкостной и индуктивной нагрузки. В результате
для синусоид различных частот линия будет
обладать различным полным сопротивлением,
а значит, и передаваться они будут по-разному.
Волоконно-оптический кабель также имеет
отклонения от идеальной среды для передачи
света — вакуума. Если линия связи включает
промежуточную аппаратуру, то и она может
вносить дополнительные искажения.
Не только неоднородность внутренних
физических параметров линии связи становится
причиной неточных сигналов, свой вклад
в искажение формы сигналов на выходе
линии вносят и внешние помехи. Их создают
различные электрические двигатели, электронные
устройства, атмосферные явления и т. д.
Несмотря на защитные меры, предпринимаемые
разработчиками кабелей и усилительно-коммутирующей
аппаратуры, полностью компенсировать
влияние внешних помех не удается. Кроме
того, в кабеле существуют и внутренние
помехи — так называемые наводки одной
пары проводников на другую. В результате
сигналы на выходе линии связи обычно
имеют сложную форму (как это и показано
на Рисунке 2), по которой иногда трудно
понять, какая дискретная информация была
подана на вход линии.
Качество исходных сигналов
(крутизна фронтов, общая форма импульсов)
зависит от качества передатчика, генерирующего
сигналы в линию связи. Одна из самых важных
характеристик передатчика — спектральная,
т.е. спектральное разложение генерируемых
им сигналов. Для генерации качественных
прямоугольных импульсов необходимо,
чтобы спектральная характеристика передатчика
представляла собой как можно более узкую
полосу. Например, лазерные диоды имеют
значительно меньшую ширину спектра излучения
(1-2 нм) по сравнению со светодиодами (30—50
нм) при генерации импульсов, поэтому частота
модуляции лазерных диодов может быть
намного выше, чем светодиодов.
Литература
- http://dssp.petrsu.ru/p/tutorial/informatics/chapter4/9/4.htm
- https://www.osp.ru/lan/2002/10/136592/
- http://www.lessons-tva.info/edu/telecom-loc/m1t2_2loc.html