Общие сведения о цифровых методах передачи информации

1.

ЛЕКЦИЯ № 6
По профессиональному модулю
ПМ.01 ОРГАНИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА
ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
для специальности
среднего профессионального образования
13.02.11 Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического
оборудования (по отраслям)
Раздел 3. Электронная техника.
Тема. 3.4. Общие сведения о цифровых методах передачи
информации.

2. Учебные вопросы:

1. Общие
сведения
о
цифровых
методах
передачи
информации.
2.
Основные логические элементы.
Литература: 3. Электрические аппараты: учеб.пособие для студ.
Учереждений сред.проф.образования/ О.В.Девочкин, В.В.Лохнин,
Р.В.Меркулов, Е.Н.Смолин -3-е изд.,стер. – М, Академия, 2012.-240
с. Стр.179-189.

3.

Вопрос 1. Общие сведения о цифровых методах передачи информации
Важнейшим направлением современной электроники является
микропроцессорная техника, которая обеспечила развитие цифровых
высокоскоростных методов передачи информации.
На смену старых импульсно-кодовых систем, оперировавших инфапотоками до 2 Мбит/с, пришла технология синхронной цифровой иерархий
SDH со скоростью передаче 155Мбит/с и выше (городские сети ИКМ-30).
Благодаря современным волоконно-оптическим кабелям (ВОК) стали
возможны высокие скорости передачи до 100 км и более.
Основной принцип передачи информации - смена текущего напряжения:
нет напряжения — «0», есть напряжение — «1».
Существуют два способа передачи информации по физической
передающей среде: цифровой и аналоговый.
При цифровом (узкополосном–на одной
частоте) способе передачи (рис.) передается
только цифровая информация на единой частоте,
только двумя пользователями и длиной линии
связи не более 1000м, но со скоростью обмена
данными до 10Мбит/с (большинство локальных
вычислительных сетей).

4.

Аналоговый способ обеспечивает широкополосною передачу за счет
использования в одном канале сигналов различных несущих частот.
Снижает число каналов, но реже используется, т.к. усложняет процесс
управления обменом данными.
Здесь сигнал несущей частоты - гармоническое колебание:
.
Тогда передача сигнала происходит
за счет управления параметром сигнала:
амплитудой, частотой или фазовой
– т.е. модуляцией амплитудной, частотной,
фазовой.
Здесь «0» – отсутствие сигнала,
т.е. нет колебаний частоты; «1» - наличие
сигнала, т.е. есть колебания частоты (рис.).
Широкополосная передача - основа
многоканальных глобальных и региональных инфосетей - передача цифровых
данных, картинки и звука (мультимедиа).

5.

Типичным аналоговым каналом является телефонный канал. Когда
абонент снимает трубку, то слышит равномерный звуковой сигнал — это и
есть сигнал несущей частоты. Так как он лежит в диапазоне звуковых
частот, то его называют тональным сигналом. Воспринимаемые
микрофоном звуки преобразуются в электрические сигналы, а те, в свою
очередь, и модулируют сигнал несущей частоты.
Теперь рассмотрим аппаратное обеспечение:
Согласование сигналов внутреннего интерфейса ЭВМ с параметрами
сигналов, передаваемых по каналам связи должно быть выполнено как
физическое (форма, амплитуда и длительность сигнала), так и кодовое.
Технические устройства, выполняющие функции сопряжения ЭВМ с
каналами связи, называются адаптерами или
сетевыми адаптерами (один адаптер обеспечивает сопряжение с ЭВМ одного канала связи).
Это одноканальные и многоканальные
мультиплексоры, используемые при создания
вычислительных сетей, далее при усложнении
конфигурации и для большого количества
абонентских систем для сопряжения стали
применяться специальные связные процессоры.

6.

Классическим их представителем является
модем - устройство, выполняющее модуляцию и
демодуляцию инфосигналов при передаче их из
ЭВМ в канал связи и обратно.
Для выполнения функций коммутации
внутренних и внешних каналов связи
используются концентраторы (коммутаторы),
коммутирующее несколько каналов связи на
Один путем частотного разделения.
Если передающий кабель ограниченной
длины, для увеличения протяженности сети
используются повторители, обеспечивающий
сохранение формы и амплитуды сигнала при
передаче его на большое расстояние (до 2000м).

7.

Для оценки качества коммуникационной сети можно использовать
следующие характеристики:
· скорость передачи данных по каналу связи;
Измеряется количеством битов информации, передаваемых за единицу
времени — секунду (Бт). Единица измерения – бит в секунду.
· пропускную способность канала связи;
Оценивается количеством знаков, передаваемых по каналу за секунду.
Теоретически пропускная способность определяется скоростью передачи
данных. Но реальная пропускная способность зависит от способа передачи,
качества канала связи, условий его эксплуатации, структуры сообщений.
Единица измерения – один знак в секунду.
· достоверность передачи информации;
Оценивают как отношение количества ошибочно переданных знаков к
общему числу переданных знаков. Единица измерения – количество ошибок
на знак — ошибок/знак.
· надежность канала связи и модемов.
Определяется либо долей времени исправного состояния в общем времени
работы, либо средним временем безотказной работы. Вторая характеристика
позволяет более эффективно оценить надежность системы.
Единица измерения надежности - среднее время безотказной работы —
час (для вычислительных сетей как минимум несколько тысяч часов).

8.

Преимущества цифровых инфосистем:
• В отличие от аналоговых, цифровые сигналы, имеющие всего два
разрешенных значения, лучше защищены от действия шумов, наводок и
помех.
• Небольшие отклонения от разрешенных значений не искажают
цифровой сигнал, так как всегда существуют зоны допустимых отклонений.
• Цифровые сигналы допускают гораздо более сложную и
многоступенчатую обработку, более длительное хранение без потерь и
более качественную передачу, чем аналоговые.
Цифровые устройства меньше подвержены старению.
Цифровые устройства проще проектировать и отлаживать.

9.

Недостатки:
• на каждом из своих разрешенных уровней цифровой сигнал должен
оставаться хотя бы в течение какого-то минимального временного
интервала, иначе его невозможно будет распознать. А аналоговый сигнал
может принимать любое свое значение бесконечно малое время. Поэтому
скорость обработки и передачи информации аналоговым устройством всегда
может быть сделана выше, чем скорость ее обработки и передачи цифровым
устройством.
• цифровой сигнал передает информацию только двумя уровнями и
изменением одного своего уровня на другой, а аналоговый передает
информацию еще и каждым текущим значением своего уровня, то есть он
более емкий с точки зрения передачи информации. Поэтому для передачи
одинакового объема полезной информации, чаще всего приходится
использовать несколько цифровых сигналов (обычно от 4 до 16).
• поскольку в природе все сигналы аналоговые, для преобразования их в
цифровые сигналы и обратно требуется применение специальной
аппаратуры (аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей).