Каналы связи телекоммуникационных сетей

1.

Тема 02.2: ОСНОВЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ В
ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СЕТЯХ
Занятие 02.2/1: Каналы связи телекоммуникационных
сетей

2.

Вопросы:
1. Линии и каналы связи. Состав, особенности и основные
характеристики.
2. Классификация каналов связи телекоммуникационных
сетей.
2

3.

Вопрос №1
Линии и каналы связи.
Состав, особенности и
основные характеристики.
3

4.

Оконечное
оборудование
данных
АС,
УК
АПД
ЛИНИЯ
СВЯЗИ
Модем
(сетевой
адаптер)
АПД
Оконечное
оборудование
данных
Модем
(сетевой
адаптер)
АС,
УК
Канал связи
Функциональный состав канала связи
Канал связи - совокупность физической среды
(линии связи) и аппаратуры передачи данных (АПД),
осуществляющих передачу информационных сигналов
от одного узла коммутации ТКС к другому либо между
узлом коммутации и абонентской системой.

5.

Особенности каналов связи современных
ТКС:
1. Разнотипность физической среды передачи
данных (проводные, кабельные, радиоканалы
наземной и спутниковой связи);
2. Ограниченная пропускная способность.
Пропускная способность канала связи – это
максимально возможная скорость передачи данных
по каналу. Измеряется в битах в секунду (бит/с,
Кбит/с, Мбит/с, Гбит/с, и т.д.). Зависит от
характеристик как самого канала, так и
передаваемых по нему информационных сигналов.

6. Характеристики канала связи:

Fкс – полоса пропускания канала, т.е.
полоса частот, которую канал может пропустить,
не внося существенного затухания сигнала;
Hкс – динамический диапазон канала,
равный отношению максимально допустимого
уровня полезного сигнала в канале к уровню
помех, нормированного для этого типа каналов;
Tкс – время, в течение которого канал
используется для передачи данных.

7. Характеристики информационного сигнала:

FС – ширина спектра частот сигнала, под
которой понимается интервал по шкале
частотного спектра, занимаемый сигналом;
HС
–
динамический
диапазон,
представляющий собой отношение средней
мощности сигнала к средней мощности помехи
в канале;
TС – длительность сигнала, то есть время
его существования.

8. Произведения этих параметров определяют, объем канала связи (1) и объем сигнала (2):

VКС = FКС * HКС * TКС – объем канала связи
(1).
VС = FС * HС * TС – объем сигнала
(2).
VКС ≥ VС –
необходимое условие неискаженной передачи сигнала (3).
FКС ≥ FС
HКС ≥ HС
TКС ≥ TС
– достаточные условия неискаженной передачи сигнала
(4).

9.

А, дБ
Полоса пропускания КС
Ширина спектра сигнала
Гармоники
сигнала
0
F, Гц
а). Передача сигнала без искажений,
FКС >FС
А, дБ
Ширина спектра сигнала
Полоса
пропускания КС
Гармоники
сигнала
0
F, Гц
а). Передача сигнала c искажениями,
FКС <FС
Рис. 2. Соответствие между полосой пропускания канала связи
и спектром сигнала

10.

С = F log2 (1 + PС / PШ),
(5)
С – максимально возможная скорость передачи данных по
каналу в битах в секунду (бит/с);
F – ширина полосы пропускания КС в герцах (Гц);
PС – мощность сигнала;
PШ – мощность шума.
Увеличить скорость передачи данных в КС можно
или увеличив мощность сигнала или уменьшив
мощность помех. Увеличение мощности сигнала
ограничено величиной допустимого уровня мощности сигнала в
канале и мощностью передатчика (мощные передатчики имеют
большие габариты и стоимость). Уменьшения мощности помех
можно достигнуть, применяя хорошо экранированные и
защищенные от помех кабели (что также требует больших затрат).
Главная трудность в том, что скорость зависит от логарифма
соотношения сигнал/шум, поэтому, увеличение
мощности
передатчика в 2 раза при типичном соотношении РС/РШ = 100 даст
увеличение максимально возможной скорости только на 15%.

11.

В инженерных расчетах отношение Рс/Рш
обычно выражается в децибелах (дБ) и
определяется формулой (6):
Рс/Рш (дБ) = 10 log10(Рс/Рш)
(6)
Так, например, при Рс/Рш = 100 мощность
полезного сигнала превышает мощность
шумовой помехи в 100 раз. В этом случае :
Рс/Рш(дБ)=10 log10 (Рс/Рш)=10 log10 (100)= 20 дБ.
Отношение Рс/Рш = 20 дБ означает, что
мощность полезного сигнала в 100 раз
превышает мощность шума.
В более общем виде, если Pс/Pш = А дБ,
то Pс/Pш = 10А/10 .

12.

Пример: Необходимо определить максимально
возможную скорость передачи данных (С) по
телефонному каналу связи, если передаваемый по
нему сигнал занимает полосу частот от 300 Гц до
3400 Гц, а соотношение сигнал - шум Рс/Рш = 35 дБ
Решение: В соответствии с выражением (5)
имеем:
С = F log 2 (1 + Pс / Pш) =
=(3400–300) * log 2 (1 + 10 А/10) =
= 3100 * log 2 (1 + 3162) = 36044 бит/с.

13.

Вопрос №2
Классификация каналов связи
телекоммуникационных сетей.
13

14.

Каналы связи являются обязательным компонентом
любой ТКС. Они могут иметь различную физическую природу
и структуру, поэтому для их классификация используется не
один, а совокупность различных признаков.
Признаки
классификации
каналов связи
Физическая природа
канала связи
Форма
передаваемой
информации
Пропускная
способность канала
связи
Направление
передаваемой
информации
Наличие
коммутации каналов
Классификация каналов связи ТКС

15.

По физической природе КС делятся на:
- оптические – передают световой сигнал;
-электромагнитные
–
передают
электромагнитный сигнал.
По форме представления информации
КС делятся на:
- аналоговые – по аналоговым каналам
передается информация, представленная в
непрерывной форме;
- цифровые — по цифровым каналам
передается информация, представленная в
виде дискретных сигналов той или иной
физической природы.

16.

В зависимости от возможных направлений
передачи информации различают:
симплексные
КС,
позволяющие
передавать информацию только в одном
направлении;
- полудуплексные КС, обеспечивающие
попеременную передачу информации в
прямом и обратном направлениях;
- дуплексные КС, позволяющие вести
передачу информации одновременно и в
прямом, и в обратном направлениях.

17.

По наличию коммутации:
Коммутируемые каналы создаются из
отдельных участков (сегментов) только на время
передачи по ним информации.
Некоммутируемые каналы создаются на
длительное время и имеют постоянные
характеристики
по
длине,
пропускной
способности, помехозащищенности и т.п.

18.

По пропускной способности КС
можно разделить на:
- низкоскоростные КС, скорость передачи
информации в которых от 50 до 200 бит/с
(коммутируемые
и
некоммутируемые
телеграфные КС);
- среднескоростные КС, со скоростью
передачи информации от 300 до 56 000 бит/с
(аналоговые телефонные каналы связи);
- высокоскоростные (широкополосные) КС,
обеспечивающие скорость передачи информации
выше 56 000 бит/с.

19. Задание на самостоятельную работу

1. Отработать учебный материал по конспекту лекций
2. Актерский Ю.Е. Сети ЭВМ и телекоммуникации:
Учебное пособие. –СПб.: ПВИРЭ КВ, 2005, с. 55-61.
3. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации
/В.Л. Бройдо. -СПб.: Питер, 2002, с.530-536.
19