!_Лекция_8_Передача_информации_в_ТКС

1.

ВНИМАНИЕ!
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СРЕДСТВ СВЯЗИ, ФОТО,
ВИДЕО И ЗВУКОЗАПИСИ ЗАПРЕЩЕНО!

2. 35 кафедра сетей и систем связи космических комплексов

ВОЕННО-КОСМИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ А.Ф. МОЖАЙСКОГО
35 кафедра сетей и систем связи космических комплексов
Сети и телекоммуникации
Лекция
Доцент 35 кафедры
кандидат технических наук доцент
подполковник Акмолов Алексей Феликсович

3. Контроль освоения обучающимися учебного материала предыдущего занятия

Контрольный вопрос № 1:
Перечислите уровни Эталонной модели взаимодействия открытых систем?
Уровни Эталонной модели взаимодействия открытых систем:
Физический, канальный, сетевой, транспортный, сеансовый, представления, прикладной
Контрольный вопрос № 2:
Перечислите протоколы сетевого уровня
Виды протоколов сетевого уровня:
«межсетевой протокол» IP (Internet Protocol);
протокол межсетевых управляющих сообщений ICMP (Internet Control Message Protocol);
протокол маршрутной информации RIP (Routing Information Protocol);
протокол динамической маршрутизации OSPF (Open Shortest Path First);
протокол определения адреса ARP (Address Resolution Protocol).
Контрольный вопрос № 3
Функции прикладного уровня ЭМВОС
Прикладной уровень служит пользовательским интерфейсом с сетью, непосредственно
взаимодействует с пользовательскими прикладными программами, предоставляя им доступ в
сеть, обеспечивает выполнение всех информационно-вычислительных процессов в сети.
3

4. Сети и телекоммуникации

Лекция № 8. Принципы передачи информации в
телекоммуникационных сетях
Цель: Изучить принципы передачи и преобразования
информации в телекоммуникационных сетях.
Учебные вопросы:
1.Структурная схема системы передачи информации.
2.Принципы передачи и преобразования сигналов.
3.Виды модуляций и манипуляций.
4

5. Учебный вопрос № 1

Структурная схема системы передачи информации
5

6. Структурная схема системы передачи информации

6
Кодирующее устройство – формирует первичные низкочастотные сигналы.
Генератор высокой частоты – переводит низкочастотный электрический
сигнал в область высоких частот.
Преобразователь
сообщение-сигнал
КИ
КК
ЗАС
М ГВЧ
ЛС
Передатчик
ДМ ГВЧ
ЗАС
Преобразователь
сигнал-сообщение
ДКИ
ДКК
Приемник
П
ИСД
АПЦ
Аналого-цифровой
преобразователь
ИСН
ПСН
ПЦА
ПСД
Модулятор – изменяет один из параметров высокочастотного
колебания (амплитуду, частоту, фазу).
Кодер источника устраняет избыточность информации от источника сообщений.
Кодер канала вводит избыточность, обеспечивает помехоустойчивое кодирование.

7. Многоканальная система связи

7
Многоканальная система связи обеспечивает одновременную и независимую
передачу нескольких сообщений по одной линии связи.
ИСД
КИ
ФКС1
ПРД
ИСД
КИ
УВКС1
ФМКС
ФКС2
КК
…
ДКК
ДКИ
ПСД
ПРМ
УВКС2
ДКИ
ПСД
Отличия многоканальной системы связи от одноканальной:
– на передающей стороне добавляются два элемента (формирователи канального и
многоканального сигнала);
– на приемной стороне добавляется устройство выделения канальных сигналов.

8. Виды первичных сигналов

произвольные по величине и непрерывные по времени – аналоговые (рис. а);
произвольные по величине и дискретные по времени (рис. б);
квантованные по величине и непрерывные по времени (рис. в);
квантованные по величине и дискретные по времени (рис. г);
цифровые (рис. д).
8

9. Учебный вопрос № 2

Принципы передачи и преобразования сигналов
9

10. Принципы передачи и преобразования сигналов

СПОСОБЫ ПЕРЕДАЧИ СООБЩЕНИЙ
Непрерывная (аналоговая)
передача сообщений
Цифровая передача сообщений
Дискретная
передача сообщений
1
0

11. Непрерывная (аналоговая) передача сообщений

амплитудная модуляция
частотная модуляция
фазовая модуляция
1
1

12. Дискретная передача сообщений

1
2
Теорема Котельникова (в англ. литературе — теорема Найквиста-Шеннона) если
аналоговый сигнал x(t) имеет ограниченный спектр, то он может быть восстановлен
однозначно и без потерь по своим дискретным отсчётам.
Дискретные отчеты при этом должны быть взяты с частотой более удвоенной максимальной
частоты спектра Fmax — верхняя граничная частота в спектре.
f disk 2 Fmax
1
Tdisk
2 Fmax

13. Цифровая передача сообщений

1
3
Дискретизация сигнала по времени – процесс замены непрерывного
аналогового сигнала последовательностью отсчётов, величина которых может
быть равна значению сигнала в данный момент времени.

14. Цифровая передача сообщений

Квантование сигнала по уровню — разбиение диапазона значений непрерывной или
дискретной величины на конечное число интервалов.
1
4

15. Цифровая передача сообщений

Перевод квантованного сигнала в цифровой сигнал путем кодирования
Кодирование — процесс преобразования сигнала из формы, удобной для
непосредственного использования информации, в форму, удобную для передачи,
хранения или автоматической переработки.
1
5

16. Распределение английских букв по их частоте использования

1
6
Сжатие информации без потерь осуществляется статистическим кодированием или на
основе предварительно созданного словаря. Статистические алгоритмы (схема кодирования
Хаффмана) присваивают каждому входному символу определенный код разной длины. При
этом наиболее часто используемому символу присваивается наиболее короткий код, а
наиболее редкому - более длинный. Таблицы кодирования создаются заранее и имеют
ограниченный размер. Этот алгоритм обеспечивает наибольшее быстродействие и
наименьшие задержки. Для получения высоких коэффициентов сжатия статистический
метод требует больших объемов памяти.

17. Код Морзе

1
7

18. Построение оптимального неравномерного кода способом Шеннона-Фано

Код с наименьшей длиной кодовой комбинации ni называется неравномерным.
Неравномерный код с наименьшим значением nср называется оптимальным.
способ Шеннона-Фано:
1. Элементы алфавита источника сообщений располагаются в порядке убывания
их вероятностей.
2. Затем производится разбиение этой последовательности на две группы,
имеющие по возможности близкие суммарные вероятности.
3. При этом всем элементам одной группы в качестве первой цифры
соответствующих кодовых комбинаций присваивается «0», а элементам другой
группы присваивается «1».
4. Далее этот процесс повторяется для каждой из групп, пока в подгруппах не
останется по одному элементу.
1
8

19. Построение оптимального неравномерного кода способом Шеннона-Фано

1
9

20. Построение оптимального неравномерного кода способом Хаффмена

2
0
Способ Хаффмена
1. Элементы алфавита источника сообщений располагаются в порядке
убывания их вероятностей.
2. Затем два нижних элемента объединяются в новый укрупненный
элемент, который занимает место в алфавите согласно своей
суммарной вероятности.
3. Этот процесс продолжается до тех пор, пока суммарная вероятность
двух последних элементов не станет равной «1».
4. При каждом объединении условимся присваивать «0» элементу,
занимающему верхнюю позицию в паре объединяемых элементов и
«1», если эта позиция нижняя. Число объединений, в которых
участвует данный элемент, равно значности соответствующей ему
кодовой комбинации.

21. Построение оптимального неравномерного кода способом Хаффмена

2
1

22. Учебный вопрос № 3

Виды модуляций и манипуляций
2
2

23. Виды модуляций и манипуляций

2
3
Преобразование сигнала достигается с помощью модуляции – изменении
высокочастотных гармонических колебаний по одному из параметров сигнала –
амплитуде, частоте, фазе.
Информация, преобразованная в электрический сигнал, имеет относительно низкую
частоту, которая плохо излучается в канал связи, поэтому электрический сигнал
преобразуют в высокочастотный с помощью генератора высокой частоты.
При обработке цифрового сигнала применяют термин манипуляция.
Виды манипуляций
амплитудная
относительно-фазовая
частотная
многократно-фазовая
фазовая
амплитудно-импульсная
временно-импульсная
широтно-импульсная

24. Виды манипуляций

В общем случае сигнал на выходе генератора
имеет вид
U t U x rectT (t t ) sin( t )
U – амплитуда несущего колебания
ω - частота несущего колебания
φ - начальная фаза несущего колебания
2
4

25. Задание на самостоятельную работу

Задание 1:
Изучить структуру вычислительной сети на основе Эталонной
модели взаимодействия открытых систем
Рекомендуемая литература:
Е.Н.Косяков, А.В.Родионов, К.Ю.Цветков. Сети связи и системы
коммутации: учебник. - СПб.: ВКА имени А.Ф.Можайского, 2012. –
С. 23–31.
Задание 2:
Изучить функциональное назначение уровней вычислительной
сети на основе Эталонной модели взаимодействия открытых
систем
Рекомендуемая литература:
Е.Н.Косяков, А.В.Родионов, К.Ю.Цветков. Сети связи и системы
коммутации: учебник. - СПб.: ВКА имени А.Ф.Можайского, 2012. –
С. 17–19.
25

26. Контроль освоения обучающимися учебного материала

Контрольный вопрос № 1:
Поясните аббревиатуры UTP, FTP, STP
UTP (Unshielded twisted pair) – незащищенная витая пара, кабель, витые пары которого
не имеют индивидуального экранирования;
FTP (Foiled Twisted Pair) – фольгированная витая пара, общий экран из фольги, однако у
каждой пары нет индивидуальной защиты;
STP (shielded twisted pair) – защищенная витая пара, каждая пара имеет экран.
Контрольный вопрос № 2:
Для чего нужна скрутка отдельных проводников симметричного кабеля?
Скрутка отдельных проводников уменьшает подверженность цепи электромагнитным
влияниям от других пар кабеля, других кабелей, либо иных источников
электромагнитного поля; увеличивает стойкость пары к различным механическим
растягивающим изгибным, сжимающим воздействиям, которые могут возникнуть на
кабеле в процессе инсталляции или эксплуатации.
Контрольный вопрос № 3
Что представляет из себя коаксиальный кабель?
Коаксиальный кабель - электрический кабель, состоящий из центрального медного
провода и металлической оплетки (экрана), разделенных между собой слоем
диэлектрика (внутренней изоляции) и помещенных в общую внешнюю оболочку.
26

27. Сети и телекоммуникации

Лекция закончена!
Спасибо за внимание!
27