Принципы построения дискретных каналов

1. Основные характеристики ДК.

2. Проблема оптимизации ДК.

3. Классификация каналов передачи дискретной информации

4. Нормирование характеристик непрерывных КС

5. Разновидности систем передачи дискретных каналов Заключение Список литературы

1. Основные характеристики ДК Состав и параметры электрических цепей на входе и выходе ДК определены соответствующими стандартами. Характеристики могут быть экономичными, технологичными и техническими. Основные — технические. Они могут быть внешними и внутренними.

Внешние — информационные, технико-экономические, технико-эксплуатационные.

На скорость передачи существует несколько определений

— техническая скорость;

— основание кода в i-ом канале Техническая скорость характеризует быстродействие аппаратуры входящих в состав передающей части.

Информационная скорость передачи — связана с пропускной способностью канала. Она появляется с появлением и быстрым развитием новых технологий. Информационная скорость зависит от технической скорости, от статистических свойств источника, от типа КС, принимаемых сигналов и помех, действующих в канале. Предельным значением является пропускная способность КС:

— полоса КС;

— ОСШ в;

По скорости передачи дискретных каналов и соответствующих УПС принято подразделять низкоскоростные, среднескоростные и высокоскоростные.

Низкоскоростные (до 300 бит /сек);

Среднескоростные (600 — 19 600 бит/сек);

Высокоскоростные (более 24 000 бит/сек).

Эффективная скорость передачи — количество знаков в единицу времени, предоставленных получателю с учетом непроизводительных затрат времени (время фазирования СС, время отводимое на избыточные символы).

Относительная скорость передачи:

Достоверность передачи информации — используется в связи, что в каждом канале имеются посторонние излучатели, которые искажают сигнал и затрудняют процесс определения вида передаваемого единичного элемента. По способу преобразования сообщений в сигнал помехи бывают аддитивные и мультипликативные. По форме: гармонические, импульсные и флуктуационные.

Помехи приводят к ошибкам в приеме единичных элементов, они случайны. В этих условиях верность характеризуется безошибочностью передачи. Оценкой верности передачи может служить отношение числа ошибочных символов к общему:

Часто вероятность передатчика оказывается меньше требуемой, следовательно принимают меры по увеличению верности ошибок, устранение принимаемых ошибок, включение в канал некоторых дополнительных устройств, которые уменьшают свойства каналов, следовательно уменьшают ошибки. Улучшение верности связано с дополнительными материальными затратами.

Надежность — дискретный канал как и любая ДС не может работать безотказно.

Отказом называют событие, заканчивающееся в полной или частичной утробе системы работоспособности. Применительно к системе передачи данных отказ — событие, вызывающее задержку принимаемого сообщения на время. При этом в разных системах различна. Свойство системы связи, обеспечивающее нормальное выполнение всех заданных функций называются надежностью. Надежность характеризуется средним временем наработки на отказ, средним временем восстановления, и коэффициентом готовности:

Вероятность безотказной работы — показывает с какой вероятностью система может работать без единого отказа.

2. Проблема оптимизации ДК Задача организации ДК, всегда формулируется как оптимизационная, т. е. она сводится к наилучшему по некоторым критериям вариаций преобразований сообщения, приема. Этот наилучший вариант должен обеспечить к требованиям и характеристикам каналов при заданных характеристиках сообщений и используемых непрерывных каналов. В качестве критерий оптимизации: верность, скорость передачи, задержка, сложность УПС.

Под моделью сообщений — статистическое описание, случайной двоичной последовательности на входной ЦПС. Под моделью НКС — описание случайных и детерминированных преобразований сигнала в канале. Процесс оптимизации ЦПС — сложная задача, которая в один шаг не решается, требуется многошаговая процедура с перебором вариантов, часто общая задача разбивается на подзадачи оптимизации отдельных устройств, который входит в состав передачи и приема. Оптимизация каждого устройства не означает, что их совокупность будет оптимальной. В инженерной практике создаются устройства близкие к идеальным, они должны удовлетворят требования каналов. Их неоптимальность выражается в том, что приходится идти к затратам.

В теории передачи ДС задача эта делится на два класса: синтез передатчиков и синтез приемников. При синтезе оптимального приемника рассматриваются вопросы организации и таких процедур систем образования сигналов, которые обеспечивают максимальную вероятность, при заданном способе передаче и в известном НКС. Синтез передатчика заключается в выборе оптимальной по критерию максимальной вероятности или максимальной скорости передачи выбора системных каналов, при которых определяются требования к скорости или верности, задержке и сложности системы, в заданной НКС и при некотором оптимальном гипотетическом способе.

Статистика сообщений может существенно влиять на результаты передачи. От нее зависят некоторые сигналы в НКС и результаты преобразования сигналов в приёмнике, полному сигналу ДК и способ их обработки в приемнике обязательно должен выбираться с учетом верхних характеристик входящих сообщений.

Обычно полагают, что сообщение на входе УПС близко к двоичному стационарному случайному процессу с равномерными символами. Данная модель сужает проектируемый канал. Надо помнить: решения для такой модели могут оказаться не лучшими, если статистика модели сообщения отличается от указанного сообщения. Для того, чтобы привести сообщение к модели применяемой в аппаратуре УПС специального устройства кодирования (уменьшение избыточности).

В реальных НКС сигналы искажаются под действием многочисленных одновременно действующих факторов, которые из множества факторов являются сложным процессом, следовательно полное исчерпывающее представление сообщения невозможно. Проектировщики УПС вынуждены пользоваться упрощенными моделями УПС, в которых характеристики идеализируются и влиянием некоторых пренебрегают. Из-за этого удается получить ориентированные результаты и оценки характеристик. Поэтому создание аппаратуры всегда сопровождается экспериментом.

3. Классификация каналов передачи дискретной информации Их можно проводить по различным признакам или характеристикам Каналы 4-ёх типов:

1-й вид — по передаваемому переносчику и сигналу каналы — непрерывный сигнал — непрерывный переносчик непрерывно — дискретный;

дискретно — непрерывный;

дискретно — дискретный.

Различают понятие дискретная информация и дискретная передача.

2-й подход к классификации:

С математической точки зрения канал можно определить алфавитом единичных элементов на входе и выходе канала. Зависимость этой вероятности зависит от характера ошибок в дискретном канале. Если при передаче i-ого единичного элемента i=j — ошибок не произошло, если при приёме элемент принял новый элемент отличающийся от j, то произошла ошибка.

1) каналы в которых не зависит от времени при любых i и j называются стационарные, в противном случае — нестационарные.

2) каналы, в которых вероятность перехода не зависит от значения ранее принятого элемента, то это канал без памяти.

3) Если i не равно j,, то канал симметричен, в противном случае — несимметричен.

Большинство каналов являются симметричными и обладают памятью. Каналы космической связи симметричны, но не обладают памятью.

Рассмотрим 2 типа каналов:

1. Канал с постоянными параметрами

Ф — линейный фильтр НЭ — нелинейный элемент ЛЗ — линия задержки сумматор, умножитель.

Изменение параметров невелико и происходит медленно, что ими можно пренебречь. Тогда такая модель является допустимой. Первые 2 блока изменяют форму передаваемого сигнала. Такая модель описывает следующие виды каналов:

проводные, кабельные, волноводные и световодные, космические каналы через ИСЗ, и кабельные каналы на ДВ и СДВ длины волн.

2. Канал с переменными параметрами.

Если хоть один параметр, включающийся на помехоустойчивость, зависит от времени, то такой канал относится к каналу с переменными параметрами.

БПП — блок переменных параметров Реакция в цепи не может появляться раньше, чем подан сигнал. Эта функция является стационарным случайным процессом.

Эти ограничения очень широки. Основной причиной изменения КС является многолучевое распространение сигнала. Из-за этого возникает интерференция сигналов, приходящих по разным лучам. По статистическим свойствам временной задержки в каждом луче,. Эти каналы бывают с внутрисимвольной и межсимвольной интерференцией. Это каналы, у которых максимальная разность задержки по лучу — внутрисимвольная интерференция, если больше, тогда межсимвольная.

Канал с медленными и быстрыми замираниями. Эти отличия относят к квазипериоду замирания по отношению к длительности единочного периода.

— общие и селективные замирания — замирают все части компонентов.

Для определения замираний необходимо знать статистические сигналы в КС. Находят применения различные статистические модели. Находят обобщенный закон распределения Релея или Райса.

4. Нормирование характеристик непрерывных КС

— физические линии;

— каналы систем ПД.

Физические линии — различные направляющие системы. Каналы систем передачи и аппаратура. При этом могут различаться группы РРЛ каналов и других каналов. В свою очередь каналы могут распределяться на виды. Каналы каждого вида имеют свои специфические особенности. Это отражается на характеристиках помех и искажений.

Реально существуют широкие спектры помеховых ситуаций и получается, что на каждый канал нужно делать свою характеристику. Поэтому, чтобы как-то ограничить характеристики канала вводят стандарты и нормы, которые должны определять определенные типы каналов в независимости от определенной структуры. Нормирование частотной характеристики канала мощных помех и т. д. Наиболее распространенный в системах передач является канал КТЧ. В них скорость передач от сотни бит/сек до 10 кбит/сек. Вероятность ошибки. Для большой скорости передачи используется ШП каналы, организуемые в первичных, вторичных и троичных групповых трактах МСП. Скорость передачи доходит до сотен и тысячи Мбит /сек. Нормы на непрерывный КС хоть и ограничены, но тем не менее статистические искажения сохраняют черты, которые отражают технические особенности организованного канала и физику явлений, происходящих в нем. Поэтому устройство преобразования сигналов разрабатывается под определенный тип КС. Должны строиться таким образом, чтобы обеспечить их инвариантность. В периоды, когда на вход не подается никаких сигналов на входе цепи сохраняется позиция Z (символ «1» второго кода соответствует Z, символ «0» — А). Передаваемые символы «0» и «1» при различных видах модуляции производится в зависимости с таблицей:

Следуя рекомендациям, предусматривающим ограничения мощности сигнала для предотвращения перегрузки группового тракта. В системе с непрерывной передачей несущей (ЧМ и АМ) свои нормы.

Нормируются частотные характеристики и скорости передач по различным каналам. Необходимо помнить нормирование характеристик КТЧ Передача данных потребовала нормирование ряда дополнительных характеристик, которые сказываются на

— фазо-частотная характеристика;

— импульсные шумы;

— кратковременные перерывы;

— сдвиги несущих частот Нормирование фазо-частотных характеристик КТЧ осуществляется путем ограничения неравномерности ГВЗ. Она должна лежать ниже ломанной кривой.

При N непрерывных участках неравномерность увеличивается в N раз.

Кратковременные перерывы при передаче данных, перерывом считается уровень 17,4 дБ. Делят на кратковременные и длительные по соотношению с критерием отказа.,

Для коммутируемых КТЧ существуют следующая норма:

Нормативы устанавливают — допускается перерыв на 1 КТЧ за определенное время:

времени перерывов за 90%.

В КТЧ, протяженностью 12 500 км, нормируется частотность появления кратковременных занижений уровней изменения сигнала длительностью 0,5 мс в течение часа.

Расхождение поднесущих частот — на одном переприёмном участке не должно превышать 1Гц.

Нормирование импульсных помех производится путем ограничения суммарного времени превышения этими помехами определенных уровней.

5. Разновидности систем передачи дискретных каналов СПДИ бывают одноканальные и многоканальные.

К числу многоканальных — среднескоростные (до 19 600 бит/с), которые работают по групповым трактам и низкоскоростные (ТЛГ системы), которые позволяют организовать в одном КТЧ, в одной ТЛГ связи вместо ТЛФ или с ними.

Многоканальные — позволяют в одном КТЧ организовать большое число ТЛГ каналов.

Существуют многоканальные системы, которые предназначены для уплотнения физических цепей, городских и зоновых каналов.

Системы работают на принципах временного или частотного разделения каналов.

Среднескоростные СПД используются в качестве КС 4-х проводные арендованные (прямые) или двухпроводные коммутируемые КТЧ.

Прямой КТЧ — который не проходит через коммутационные устройства станции и на некоторый срок закреплен за абонентом.

Коммутируемые КТЧ — которые проходят через один или несколько коммутационных станций. Они двухпроводные.

При работе по двухпроводному коммутационному каналу рекомендуют применять метод ЧМ по причине его простой реализации и возможность работать не только в синхронном, но и в асинхронном режиме. Однако для увеличения требований к скорости передачи применяется ОФМ, которая сложна. Передача по 2-х проводному каналу может производится дуплексом или полудуплексом. При дуплексной передаче КТЧ делятся с помощью ПФ на два канала. В каждом режиме работают со скоростью 200 бод. Исходя из этого задают следующие характеристики частоты:

При симплексной работе рекомендуется делить КТЧ на широкие каналы для передачи данных и узкие — контрольные.

Узкие — обеспечивают скорость 75 бод, с характеристиками частоты 390Гц, 450 Гц.

Широкие — 600 бот, 1200 бод. В первом случае 1300 и 1700 Гц, во втором — 1300 и 2100 Гц.

Такие низкие скорости обусловлены нелинейными ФЧХ и относительно небольшими шумами, которые вызываются коммутацией абонента. Для прямых КТЧ — ДОФМ — скорость 2400 бод и возможно увеличение скорости до 9600 бод. Передача данных с большими скоростями требует применения более сложных видов модуляции. При этом требуется весьма тщательная коррекция частотных характеристик каналов.

МКС применяется для ТЛГ и уменьшает скорость передачи данных. Возможно ЧРК и ВРК. Существует 3 способа формирования КТЧ для МК ТЛГ при ЧРК.

1. Полное заполнение спектра КТЧ ТЛГ-каналов — возможна организация до 24 ТЛГ 50-бодных каналов.

2. Совместное телефонирование и телеграфирование по каналу ТЧ

3. Организация ТЛГ каналов в диапазоне частот выше КТЧ — надтональное телеграфирование

Достоинства систем с ЧРК:

1. Обеспечение прозрачности каналов (синхронные и асинхронные режимы)

2. Простота выделения или ответвления нужного числа каналов Недостатки:

1. Низкое использование пропускной способности КТЧ

2. Меньший дополнительный уровень по напряжению

3. Возможное мешающее влияние в индивидуальных каналах

4. Невысокая технологичность — из-за большого количества элементов

5. Стоимость велика В системах с ВРК — КТЧ занимает полностью каждым источником в различный момент времени. Различный вид своего источника выполняется мультиплексором, задачу распределения выполняет демультиплексор. Приемник и передатчик должны быть сфазированы. При этом в каждом канале посылается синхросигнал, правильный прием которого фазирует работу.

Достоинства:

1. Более высокое использование пропускной способности КТЧ

2. Современные системы ВРК позволяют организовать до 180 кодозависимых или 60 кодонезависимых ТЛГ (50 бод) каналов, при этом групповая скорость по каналу 9600 бит/с

3. Отсутствие влияния многих каналов

4. Регенерация ТЛГ сигналов в кодозависимых каналах

5. Высокая надежность

6. Возможно построение интегральных систем — объединяющих в себе функции каналообразования и коммутации Недостатки:

1. Размножение ошибок в кодовых каналах

2. Сравнительная сложность выделенных каналов в промежуточном пункте дискретный канал информация связь

Заключение

Информатика — наука о законах и методах накопления, обработки и передачи информации. В наиболее общем виде понятие информации можно выразить так:

Информация — это отражение предметного мира с помощью знаков и сигналов.

Принято говорить, что решение задачи на ЭВМ, в результате чего создается новая информация, получается путем вычислений. Потребность в вычислениях связана с решением задач: научных, инженерных, экономических, медицинских и прочих.

В обыденной жизни под информацией понимают всякого рода сообщения, сведения о чем-либо, которые передают и получают люди. Сами по себе речь, текст, цифры — не информация. Они лишь носители информации. Информация содержится в речи людей, текстах книг, колонках цифр, в показаниях часов, термометров и других приборов. Сообщения, сведения, т. е. информация, являются причиной увеличения знаний людей о реальном мире. Значит, информация отражает нечто, присущее реальному миру, который познается в процессе получения информации: до момента получения информации что-то было неизвестно, или, иначе, не определено, и благодаря информации неопределенность была снята, уничтожена.

Информация, снимающая неопределенность, существует постольку, поскольку существует разнообразие. Если нет разнообразия, нет неопределенности, а, следовательно, нет и информации.

Итак, информация — это отражение разнообразия, присущего объектам и явлениям реального мира. И, таким образом, природа информации объективно связана с разнообразием мира, и именно разнообразие является источником информации.

Список литературы

Лидовский В. И. Теория информации. — М., «Высшая школа», 2002 г. — 120с.

Метрология и радиоизмерения в телекоммуникационных системах. Учебник для ВУЗов. / В. И. Нефедов, В. И. Халкин, Е. В. Федоров и др. — М.: Высшая школа, 2001 г. — 383с.

Цапенко М. П. Измерительные информационные системы. — М.: Энергоатом издат, 2005. — 440с.

Зюко А.Г., Кловский Д. Д., Назаров М. В., Финк Л. М. Теория передачи сигналов. М: Радио и связь, 2001 г. -368 с.

Б. Скляр. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр.: Пер. с англ. — М.: Издательский дом «Вильямс», 2003 г. — 1104 с.