21. Предельная пропускная способность канала по Шеннону. Чем выше частота несущего периодического сигнала, тем больше информации в единицу времени передается по линии и тем выше пропускная способность линии при фиксированном способе физического кодирования. Однако, с другой стороны с увеличением частоты периодического несущего сигнала увеличивается и ширина спектра этого сигнала, то есть разность м/у макс и мин частотами того набора синусоид, которые в сумме дадут выбранную для физического кодирования послед-ть сигналов.
Связь м/у полосой пропускания линии и ее максимально возможной пропускной способностью, вне зависимости от способа физического кодирования, установил Клод Шеннон: 
С – макс пропускная способность линии в битах в секунду, F – ширина полосы пропускания линии в герцах, Pc – мощность сигнала, Рш – мощность шума.
Теоретически предела пропускной способности нет, на практике предел есть: увеличить мощность сигнала(передатчика) или уменьшить мощность шума(помех) – в обоих случаях очень сложно. К тому же log растет не так быстро, как прямо-пропорциональная функция.
Близким по сути к формуле Шеннона является формула Найквиста (без учета шума на линии): 
М – количество различимых состояний информационного параметра.
22. Вероятность ошибок в канале с помехами
Достоверность передачи данных характеризует вероятность искажения для каждого передаваемого бита данных. Иногда этот же показатель называют интенсивностью битовых ошибок (Bit Error Rate). Величина BER для каналов связи без дополнительных средств защиты от ошибок составляет, как правило, , в оптоволоконных линиях связи 10-9.
Искажение бит происходят как из-за помех на линии, так и по причине искажения формы сигнала ограниченной полосой пропускания линии. Поэтому для повышения достоверности передаваемых данных нужно повышать степень помехозащищенности линии и использовать более широкополосные линии связи.
Симметричный канал – где вероятность ошибки одинакова.
Двоичный канал – всего 2 буквы.
Двоичный канал без помех:
0 à 0
|
|
|
0 à 0
 |
|
P10 = P01 – канал симметричный
16-17. характеристики линий связи
К основным характеристикам линий связи относятся:
- амплитудно-частотная характеристика;
- полоса пропускания;
- затухание;
- помехоустойчивость;
- достоверность передачи данных;
Идеальная:
АЧХ абсолютно ровная, фазовый сдвиг равен нулю => скорость распространения мгновенная.
Помехам не подвержена. Данные на входе точно совпадают с данными на выходе.
Реальная:
Наоборот.
10. Логические коды скоростных локальных сетей.
Логическое кодирование используется для улучшения потенциальных кодов типа AMI, NRZI, или 2Q1B. Логическое кодирование должно заменять длинные последовательности бит, приводящие к постоянному потенциалу, вкраплениями единиц. Характерны два метода: избыточные коды и скрэмблирование.
Избыточные коды основаны на разбиении исходной послед-ти бит на порции, которые часто называют символами. Затем каждый исходный символ заменятся на новый, который имеет больше количество бит, чем исходный. Например, логический код 4В/5В (В - binary), используемый в технологиях FDDI и Fast Ethernet, заменяет исходные символы длиной 4 бита на символы длиной 5 бит. Причем используются те комбинации, которые не содержат более трех нулей подряд. Это возможно потому что у 4B – 16 комбинаций, а у 5B – 32 (используются не все)
Дл обеспечения заданной пропускной способности линии, передатчик должен работать с повышенной тактовой частотой. Так для передачи кодов 4В/5В со скоростью 100Мб/с, передатчик должен работать с тактовой частотой 125Мб/с.
Спектр избыточного потенциального кода больше чистого кода, НО уже манчестерского кода, что оправдывает дополнительный этап логического кодирования, а также работу приемника и передатчика на повышенной тактовой частоте.
Скрэмблирование
Методы скрэмблирования заключаются в побитном вычислении результирующего кода на основании бит исходного кода и полученных в предыдущих тактах бит результирующего кода. Например, скрэмблер может реализовывать следующее соотношение:
Bi - двоичная цифра результирующего кода, полученная на i-м такте работы скрэмблера, Ai - двоичная цифра исходного кода, поступающая на i-м такте на вход скрэмблера, Bi-з и Bi-5 - двоичные цифры результирующего кода, полученные на предыдущих тактах работы скрэмблера, соответственно на 3 и на 5 тактов ранее текущего такта
После получения результирующей последовательности приемник передает ее дескрэмблеру, который восстанавливает исходную последовательность на основании обратного соотношения:
Коды, полученные из потенциального путем логического кодирования, обладают более узким спектром, чем манчестерский, даже при повышенной тактовой частоте. Этим объясняется применение потенциальных избыточных и скрэмблированных кодов в современных технологиях, подобных FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, ISDN и т. п. вместо манчестерского и биполярного импульсного кодирования.
36. Скорость передачи и характеристики локальной сети
Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet скорости 10/100/1000Мб/с
Token Ring - скорость 4 и 16 Мбит/с
FDDI (Fiber Distributed Data Interface) - оптоволоконный интерфейс распред-ных данных - это первая технология локальных сетей, в которой средой передачи данных является волоконно-оптический кабель.
- скорость до 100 Мбит/с;
- отказоустойчивость за счет стандартных процедур восстановления ее после отказов различного рода - повреждения кабеля, некорректной работы узла, концентратора, возник-ия высокого уровня помех на линии и т. п.;
- макс-но эффективное использование потенциальной пропускной способности сети как для асинхронного, так и для синхронного (чувствительного к задержкам) трафиков
23. Согласование характеристик канала и сигнала
Согласование может производиться по:
– полосе частот;
– уровню;
– скорости.
Согласование спектра может производиться двумя путями:
- Перекодированием
- С использованием несущей (модуляции)
При ПЕРЕКОДИРОВАНИИ исходные сигналы заменяются сигналами другой структуры спектральные хар-ки которых лучше согласуются с параметрами заданного канала связи.
Кроме основной задачи - согласования спектров при перекод-нии стараются подобрать такой код, который обеспечилбы:
- наименьшую ширину спектра при одинаковой скорости передачи;
|
- низкую стоимость реализации;
- возможность обнаруживать ошибки.
Простейшим решением является биполярный код (None return zero NRZ)
Преимущество: малая полоса пропускания; простая реализация; нет избыточности.
Недостатки: потеря синхронизации при длинных сериях элементов одного знака.
ПОТЕНЦИАЛЬНЫЙ КОД 2B1Q
В сетях ISDN и системах xDSL широкое применение находит код 2B1Q.
Для передачи используется 4 значащих позиции, при этом один импульс несёт 2 бита информации
Очевидно, что для данного кода скорость передачи информации в два раза выше скорости модуляции R=2B, или можно сказать при заданной R требуется меньшая полоса частот канала.
Но, для четкого различения 4–х уровней на фоне помех требуется большая мощность передатчика
При передачи одинаковых пар бит сигнал превращается в постоянную составляющую. Что требует дополнительных мер.
МОДУЛИРОВАННИЕ СИГНАЛА
Чаще всего в качестве несущей используют гармоническое колебание:
|
24. Понятие каналообразующей апаратуры
Канал и линия связи – не синонимы.
 |
Допустим, существует канал связи, не путать с линией связи. В канале связи есть приемник и передатчик. Рассмотрим однонаправленную линию связи. В передатчике должен быть кодер для защиты от ошибок, а в приемнике декодер. Так же в передатчике должен быть еще один кодер, преобразующий сигнал в удобную форму для линии связи, в приемнике соответственно должен быть декодер для преобразования сигнала обратно в приемлемый для обработки.
В двунаправленном канале аппаратура приемника и передатчика дублируется и там и там есть кодеры и декодеры.
12.Амплитудная модуляция с ОБП.
|
|
Преобразователь Гилберта(ПГ)
5.Теорема Котельникова.
Сигнал с ограниченным спектром, не имеющим гармоник fmax(Гц) однозначно определяется своими минимальными (мгновенными) значениями, отступающими друг от друга через интервал t равный или меньше, чем 
секунд.
Таким образом, теорема Котельникова указывает условия, при которых непрерывный сигнал может быть точно восстановлен по соответствующему ему сигналу с дискретным временем. Реальные непрерывные сигналы, подлежащие передачи, как правило, имеют спектры хотя и довольно быстро стремящиеся к нулю с ростом частоты, но все же неограниченные. Такие сигналы могут быть восстановлены по своим дискретным отсчетам лишь приближенно. Однако, выбирая шаг дискретизации t достаточно малым, можно обеспечить пренебрежимо малое значение ошибки восстановления непрерывного сигнала по его переданным отсчетам в дискретные моменты времени.
Например, при передаче телефонного сигнала, спектр которого неограничен, обычно принимают, что условная верхняя граничная частота fв = 3,4 кГц. В этом случае получаем, что частота дискретизации должна удовлетворять неравенству fд 6,8 кГц, т. е. в одну секунду должно передаваться 6,8 тысяч отсчетов. Качество передачи речи при этом оказывается вполне удовлетворительным. Увеличение частоты дискретизации сверх указанного значения допустимо и приводит к незначительному повышению точности восстановления телефонного сигнала. Если же принять fд 6,8 кГц, то точность восстановления телефонного сигнала заметно падает.
19. Коррекция каналов и сигналов.
Причины искажения сигнала:
-конечная полоса пропускания
-не идеальность АЧХ
-искажение ФЧХ
-имеются причины случайного характера
Для коррекции каналов и сигналов необходимо использовать корректирующие звенья и полосовые фильтры. При обнаружении большого количества помех снизить скорость передачи. Использовать трансверсальный фильтр
33.Методы приема информационных сигналов.
Существует некий приемник. Его задача принимать сигнал.
- Метод фильтрации по какой-то частоте, если на ней обнаружена помеха. Фильтр задавит ее.
- Метод временной корреляции (некоторое накопление полезного сигнала), белого шума в силу случая, наименее корреляционный сигнал.
20. Помехи, их классификация.
Внешние источники помех вызывают в основном импульсные помехи, а внутренние – флуктуационные.
Типы помех разделяют по источникам их возникновения, по энергетическому спектру, по характеру воздействия на сигнал, по вероятностным характеристикам и другим признакам.
Источники помех бывают внутренние и внешние.
- Внутренние шумы могут быть присущи физической природе источников сигналов.
- Внешние источники шумов бывают искусственного и естественного происхождения.
- К искусственным источникам помех относятся индустриальные помехи - двигатели, переключатели, генераторы сигналов различной формы и т. д.
- Естественными источниками помех являются молнии, флюктуации магнитных полей, всплески солнечной энергии, и т. д.
Электрические и магнитные поля различных источников помех вследствие наличия индуктивных, емкостных и резистивных связей создают на различных участках и цепях сигнальных систем паразитные разности потенциалов и токи, накладывающиеся на полезные сигналы.
Помехи подразделяются на флюктуационные, импульсные и периодические.
- Флюктуационные или шумовые помехи представляют хаотический и беспорядочный во времени процесс в виде нерегулярных случайных всплесков различной амплитуды.
- Импульсные помехи во многом похожи на шумовые помехи и проявляются как в виде отдельных импульсов, так и в виде последовательности импульсов, форма и параметры которых имеют случайный характер. Причинами импульсных помех являются резкие броски тока и напряжения в промышленных установках, транспортных средствах, а также природные электрические явления. Распределение импульсных помех симметричное с произвольной плотностью распределения.
- Периодические помехи вызываются периодическими низкочастотными или высокочастотными полями линий электропередач, силовых электроустановок и др. Если основная мощность помех сосредоточена на отдельных участках диапазона частот, например, на частоте напряжения промышленной сети или кратна этой частоте, то такие помехи называют сосредоточенными.
В зависимости от характера воздействия на сигнал помехи разделяют на аддитивные и мультипликативные.
- Аддитивные (налагающиеся) помехи суммируются с сигналом, не зависят от его значений и формы и не изменяют информативной составляющей самого сигнала.
- Мультипликативные или деформирующие помехи могут изменять форму информационной части сигнала, иметь зависимость от его значений и от определенных особенностей в сигнале и т. п. При известном характере мультипликативных помех возможна коррекция сигнала на их влияние.
