чем различаются каналы связи
Каналы связи
Характеристика каналов связи затруднительна. Куда отнести возможность определённого чиновника получить информацию? Искусно манипулируя связями, делец покупает выгодно товар. Сарафанное (народное) радио быстро разносит дурные вести, часто сплетни. Ещё Высоцкий был обманут слухами о скором запрете… Используя свои каналы экстрасенсы исцеляют, доводят любопытную информацию массам. Иногда безбожно врут. Мозг сегодня управляет компьютерами, японцы учатся читать мысли, куда отнести новый канал?
Классификация
Сегодня вся информация распространяется посредством колебаний – единственный способ существования материи, воспринимаемый человеком, приборами. Тесла считал мироздание сотканным из вибраций. Сложно ошибиться, назвав каналы связи колебательными. Классификация тесно касается исследований гармонических процессов. Фурье показал – волна любой формы представима суммой элементарных колебаний.
По природе волн
Напрашивается первая классификация:
Мысли также могут быть периодичными. Установлением природы возникающих сигналов сегодня занимается наука. Приведённые выше примеры составляют малую толику достижений человеческой цивилизации. Проявив минимум умственного напряжения, читатели поймут: электромагнитные, механические волны распространяются повсеместно. Постепенно угасая. Электромагнитным обычно удаётся проникнуть дальше. Естественным ограничителем механических выступает окружающий планеты вакуум.
Электромагнитное излучение принято классифицировать согласно типу модуляции несущей:
По форме волн
Человек изначально пытался использовать электричество. Задача передачи информации требовала менять форму сигналов:
Требования минимизации стоимости, энергозатрат постоянно рождают методики улучшения качества. Сегодня высшим достижением человеческой мысли считают цифровой сигнал, ставший отдельной отраслью сегмента передачи информации. Сказанное позволяет классифицировать каналы:
Вдобавок сетевые протоколы образуют иерархию OSI, каждый уровень можно представить каналом. Возможны другие критерии разбиения.
По корректирующему действию
Каналы изменяют проходящую информацию. Иногда намеренно:
По среде распространения
Подраздел классификации касается электромагнитной энергии:
Принцип действия
Информационные данные проходят путь меж локациями, преодолевая среду. Траекторию принято называть каналом связи. Современная техника пользуется последним типом классификации, рассматривая методы:
Материалом проводных сред стала преимущественно медь ввиду наилучшего сочетания цена/сопротивление. Стекло, полимеры обещают стать достойной заменой: факт, отмеченный экспертами середины 80-х (ХХ века). В информатике рассматривают понятие канала намного шире, включая сюда устройства хранения, самописцы, накопители, плёнку.
Модуляция
Изначально форма сигналов была максимально простой, чаще дискретной (азбука Морзе, код Шиллинга, визуальные знаки семафоров). Исследователи быстро осознали неэффективность элементарных приёмов. Уже Попов догадался применять амплитудную модуляцию несущей. Частотная рождена Эдвином Армстронгом (30-е годы). Инженеры Дженерал Электрик убедительно показали отличную устойчивость приёма вещания в условиях вспышек молний.
Цифровая эра
Вторая мировая война принесла миру более изощрённые варианты, включая кодирование псевдошумовыми сигналами, частотную манипуляцию. Предпринятые меры позволили сильно снизить спектральную плотность сигнала. Засечь передачу стало невероятно сложно, расшифровать – практически невозможно. Достижения военных лет развивались следующие несколько десятилетий. Ныне господствуют цифровые технологии, завтрашние шаги капризной истории сложно предсказать.
Основные современные каналы касаются непосредственно сегмента сетей, то есть линий, объединяющих активно взаимодействующие электронные объекты: компьютеры, телефоны, модемы. Ранее создания ARPANET обменом информации заведовал человек. Бурный рост сетевых технологий сделал возможным создание глобальных конформаций: интернет, услуги сотовых операторов. Международное взаимодействие сделало возможным тотальная стандартизация протоколов. В частности, первоначально (RFC 733) интернет получил определение сети, пользующейся стеком TCP/IP. Сегодня понятие стало намного шире, подразумевая планетарную систему взаимосвязанных хостов, несущих программное обеспечение HTTP-серверов.
Персональные компьютеры
Отдельной строкой выступают шины персональных компьютеров. Эре зарождения многоядерных процессоров предшествовали такие сегодня малознакомые аббревиатуры, как PCI, ISA. Своему рождению Фидонет обязан карте расширения S-100. Неправильно – забывать исторические предпосылки. Пример – развал Фидонета, брошенного собственным разработчиком, обосновавшим ранее экономическую целесообразность применения телефонных линий. Ушёл создатель – развалилась система, лишённая опоры в виде уместности технологии, соответствия растущим требованиям, взвинченным конкурирующими методами интернета. Технический уровень юзеров являлся недостаточным, был бессилен продлить агонию умирающей концепции.
Отсутствие информационной поддержки
Западные телекоммуникационные средства образуют совокупность экономически обоснованных типов передачи информации. Не существует отечественных эквивалентов терминов, переданных англоязычным доменом паутины. По телекоммуникационным технологиям, параметрам приходится брать зарубежную справку. Отсутствие информационной поддержки назовём очередным слабым звеном, мешающим развитию индустрии.
Модели каналов
Физическую среду принято моделировать. Исследователи пытаются предсказать результат будущих действий, полагая минимизировать затраты, увеличить пользу. Часто толчком проведения работ становятся экстремальные ситуации, войны, революции. Первую работу, касающуюся реальных каналов передачи информации, снабжённых моделями шумов, помех выпустил (1948) Клод Шеннон. Учёный рассмотрел движения дискретных сигналов, предложил методики оптимизации.
Математики неустанно разрабатывают модели интерференции, рефракции, отражения, шумов, затухания, резонанса. Например, разработчики мобильной связи внедряют аддитивную помеху. Точные методики расчёта отсутствуют. Модель канала учитывает сферу применения, преследует различные цели. Бывают потребности, искомые величины следующие:
Сотовые вышки делят канал меж фиксированным набором абонентов. Зачастую сигнал подвергается сильной интерференции. Сложный канал представляют суммой взаимодействий типа «точка-точка». Принято выделять группы подходящих моделей, описывающих соединение, предназначать каждой области стандартный набор методик «для сдачи отчётности».
Цифровые
Дискретные каналы проще моделировать. Сообщение представляется цифровым сигналом выбранного слоя протокола (иерархии OSI). Часто физический канал заменяют упрощёнными представлениями:
Поведение более сложных структур проще отследить, подсчитывая производительность, скорость, вероятность ошибок. Примеры:
Аналоговые
Сами модели могут быть:
Сотовые
Касаются подвижных абонентов: постоянно меняются скорость, ускорение, координаты. Моделирование беспроводных децентрализованных самоорганизующихся систем требует учёта специфических условий: шаблона трафика, особенностей регламента связи, поведения подписчиков.
Линии и каналы связи
Для организации передачи данных необходимо использовать линии и каналы связи, которые осуществляют коммуникацию между компьютерами, телефонами, телеграфами и другими средствами связи.
Передаваемая информация находится в физической среде, которая может состоять из различных типов кабелей и проводов, а также окружающего пространства.
Чем отличаются каналы связи от линий связи
Несмотря на то, что оба понятия часто отождествляются, они имеют некоторые различия, о которых нужно знать для построения корректной информационной коммуникации.
По каналам связь передается в одну сторону или в две, если обмен происходит между приемником и передатчиком.
Линии связи, в свою очередь, образовываются от соединения нескольких каналов, также в них может быть только один канал.
Существуют такие линии связи:
Рассмотрим детальнее каждый тип линий и узнаем об их возможностях, достоинствах и недостатках.
Проводные (воздушные) линии связи
Эти линии могут использоваться для передачи телеграфного, телефонного или компьютерного сигнала. Они состоят из проводов, через которые и осуществляется обмен данными. Этот тип связи подходит для передачи цифровых и аналоговых сигналов, потому его популярность достаточно высокая.
К недостаткам такого подключения относится сравнительно невысокая скорость передачи сигнала и низкая степень защищенности от помех.
Также возможно банальное самовольное подключение недобросовестных абонентов, что ведет к снижению качества передачи данных и финансовым потерям компаний-вещателей.
Кабельные линии связи разных видов
Структура кабеля может быть разной, но в основном все они состоят из групп проводников, которые обработаны надежной изоляцией.
Для обмена данными в компьютерных сетях используются такие типы кабелей:
Беспроводные каналы связи
Линии и каналы связи могут быть построены на работе беспроводных наземных или спутниковых радиоканалов.
Радиорелейные каналы – это группа станций-ретрансляторов, которые располагаются в определенном порядке на определенном отдалении друг от друга.
Станции и ретрансляторы используются в сфере сотовой связи и для передачи других видов сигналов в рамках одного города или региона.
Спутниковая связь обеспечивается спутниками, которые располагаются на земной орбите и являются ретрансляторами. Сигнал от наземной передающей станции идет к спутнику, а от спутника он передается на наземную принимающую станцию.
Такой метод коммуникации позволяет обеспечивать связью жителей самых отдаленных частей планеты, поскольку спутники чаще всего запускаются не по одному, а группами.
Все ретрансляторы располагаются на орбите в некотором отдалении друг от друга, потому вместе они могут охватить почти весь земной шар.
Примеры линий и каналов связи на выставке
Узнать, какие линии и каналы связи используют современные компании, можно на специализированной выставке «Связь», которая состоится в ЦВК «Экспоцентр».
Выставка будет посвящена новинкам в сфере ИТ. На мероприятии будут представлены последние технические решения для обеспечения коммуникации.
В чем различие между линией и каналом связи?
В чем различие между линией и каналом связи?
Линия связи – физическая среда по которой распространяется сигнал.
Канал связи – совокупность среды распространения и технических средств передачи между двумя интерфейсами или стыками.
Что такое протокол передачи?
В случае обмена между техническим сигналом и программами ЭВМ правила взаимодействия должны быть формализованы. Такие правила называют протоколами.
Наиболее просто реализовать протоколы в однородной (гомогенной) среде, однако она не может реализовать разнообразные функции и службы: при всякой модернизации необходимо существенно изменять ее структуру и ПО, т.е. система не является гибкой. Все это говорит в пользу неоднородных (гетерогенных) сред, обеспечивающих в рамках одной среды согласованную работу аппаратных и программных средств. Но это влечет проблемы – создание сложных протоколов различных уровней и интерфейсов между ними.
Основные информационные характеристики источника сообщения
Основными информационными характеристиками являются количество информации в сообщениях, избыточность сообщений, энтропия, производительность источника сообщений (количество бит в секунду, которое выдает источник), скорость передачи информации.
Указанные характеристики рассмотрим для случая дискретных сообщений.
Пусть объем алфавита A составляет m дискретных сообщений. Каждое сообщение включает n символов. В принятых обозначениях общее количество дискретных символов составляет 
. Покажем, как определяется количество информации в сообщениях такого источника.
При определении количества информации должны быть выполнены следующие условия:
· сообщения большей протяжённости содержат, как правило, большее количество информации;
· если алфавит имеет больший объём, то каждое отдельное сообщение содержит больше информации;
· информация, полученная в нескольких сообщениях, должна удовлетворять условию аддитивности.
Удобной характеристикой сообщений является логарифмическая мера количества информации I, удовлетворяющая перечисленным выше требованиям, а именно 
Эта формула предложена Р.Хартли в 1928 г. как мера количества информации. Формула Хартли не отражает случайного характера формирования сообщений. Чтобы устранить этот недостаток, необходимо связать количество информации в сообщениях с вероятностью появления символов. Эта задача была решена К. Шенноном в 1948 г.
Следует упомянуть работы академика В. А. Котельникова о пропускной способности эфира и проволоки в электросвязи (1937 г.) и оптимальному приёму сигналов на фоне помех (1946 г.).
Что понимают под избыточностью алфавита источника сообщения?
Энтропия дискретного источника максимальна в том случае, когда выполняются 2 условия:
1) все сообщения источника независимы (источник без памяти).
2) все сообщения источника равновероятны.
Невыполнение любого из этих требований уменьшает энтропию источника и является причиной избыточности. Избыточностью источника дискретных сообщений с энтропией Hu и объемом алфавита N называется величина 
(1.20), где 
— максимально возможное значение энтропии при данном объеме алфавита, оно достигается при выполнении условий 1) и 2) и в соответствии с (1.6)
 . |
Избыточность показывает, какая доля максимально возможной при заданном объеме алфавита неопределенности (энтропии) не используется источником. В частности избыточность современного английского текста составляет 50%, избыточность русского текста 70%.
Каковы причины наличия избыточности в сообщении?
Энтропия дискретного источника максимальна в том случае, когда выполняются 2 условия:
3) все сообщения источника независимы (источник без памяти).
4) все сообщения источника равновероятны.
Невыполнение любого из этих требований уменьшает энтропию источника и является причиной избыточности.
Помехоустойчивые коды можно подразделить на два больших класса блочные и непрерывные. В случае блочных кодов, при кодировании, каждому дискретному сообщению ставится в соответствие отдельный блок кодовых символов называемого кодовой комбинацией. Непрерывные коды образуют последовательность символов неразделяемых на кодовые комбинации.
Двоично – ортогональные СБФ
Под этим названием объединяются СБФ меандрового типа Радемахера, Уолша и Хаара.
Эти системы принимают только значение ± (функции Радемахера и Уолша) либо ±1 и 0 (функция Хаара). Все эти системы взаимосвязаны между собой и каждую из них можно получить из другой, образуя соответствующую линейную комбинацию.
Что такое шум квантования?
Квантованиепреобразует каждый элемент или группу элементов последовательности < 
> в целые числа 
При квантовании возникает так называемый шум квантования, мощность которого определяется выражением
PШ.КВ=d 2 /12. Защищенность от шумов квантования определяется как АЗ.КВ=10lg(PС/PШ.КВ).
Временное разделение
В системах с временным разделением сигналов (ВРК) цепь связи на короткие промежутки времени периодически подключается к источнику и приемнику сигналов каждого канала. Рассмотрим этот метод на примере двух канальной системы связи.
— интервал дискретизации;
— длительность канального импульса;
— защитный интервал.
Временное разделение осуществляется распределителями, которые управляют работой ключей.
Для правильного соединения источников с приемниками распределителями должны быть строго синхронизированы (т.е работать с одинаковой скоростью) и синфазированы (работать без сдвига).
Аналогичные системы можно построить, используя и другие виды импульсной модуляции: ШИМ и ФИМ, ЧИМ и ИКМ.
На временном разделении основана передача кодовых комбинаций в цифровых системах связи.
В приведенном примере каждому источнику информации отводиться свой временной интервал. Такое временное разделение при передаче дискретной информации называют синхронным временным разделением (СВР). Однако жестко закреплять позиции за источником не всегда удобно. В телемеханике непрерывно передаются только текущие измерения. Остальная информация передается по мере необходимости, поэтому для увлечения пропускной способности системы временные интервалы (такты) предоставляют в первую очередь активному источнику, требующему передачу информации. Этот способ временного разделения называют асинхронным временным разделением (АВР).
Частотное разделение
Сущность частотного уплотнения состоит в переносе спектров сообщений, перекрывающихся в окрестности нулевой частоты, в не перекрывающиеся диапазоны частот в пределах полосы линии.
Перенос сообщения в отведенную в линии полосу осуществляется в два этапа. На первой ступени модуляции образуются канальные сигналы 
, которые складываются, образуя линейный сигнал
.
Канальные сигналы создаются в стандартизованных диапазонах частот: тональном (до 3.2 кГц) и надтональном (>3.2 кГц). Линейный сигнал затем, в свою очередь, рассматривается как модулирующее колебания по отношению к новой несущей частоте, которая окончательно определяет положение спектра в линии передачи. Это вторая ступень модуляции.
Сигналы, прошедшие линию, которая вносит некоторые искажения формы и добавляет помехи, поступают в приемное устройство, где после усиления подвергаются двукратно демодуляции.
Корреляционное разделение
Как уже отмечалось, в рядах случаев сигналы отдельных каналов могут быть представлены в виде:
Сигнал в линии представляет собой линейную комбинацию функций 
Пусть групповой сигнал представляет собой множество ортогональных на интервале 
функций 
, энергии которых одинаковы и равны 
. Эти условия, как известно, выражаются формулой 
Ортогональную систему удобно использовать в нормированном виде, при котором выполняется условие 
Пусть 
.Для выделения информационного параметра 
нужно умножить принимаемый сигнал 
на функцию 
и проинтегрировать полученное произведение на интервале ортогональности 
Умножение линейного сигнала на все функции 
обеспечивает полное разделение любых ортогональных сигналов.
Оператор разделения 
, выполняющий это преобразование, определяет по существу степень взаимной корреляции сигналов 
. Таким образом, МКС на передающей стороне содержит генераторы ортогональных функций 
, и модуляторы 
с нормализаторами (чтобы ), а на приемной такие же генераторы и корреляторы 
.
Эффективность корреляционного метода разделения состоит в том, что он позволяет значительно ослабить влияние перекрестных полей, а это особенно существенно в случае перекрывающихся спектров сигналов.
В чем различие между линией и каналом связи?
Линия связи – физическая среда по которой распространяется сигнал.
Канал связи – совокупность среды распространения и технических средств передачи между двумя интерфейсами или стыками.