3. előadás
Az ADSL-kapcsolatok minőségi paramétereit meghatározó tényezők
Az ADSL minőségi paramétereit befolyásoló tényezők
Az ADSL technológiával kapcsolatos tanulmányunk tisztán gyakorlati jellegű, és a mérési módszerek tanulmányozására összpontosít.
Emiatt a könyvben nem annyira az ADSL-rendszerek működési elvei lesznek érdekeltek, hanem azok a tényezők, amelyek meghatározzák az ADSL-hálózat minőségi paramétereit, és végső soron a technológia technológiai és kereskedelmi sikerét. egész.
Ebben a rövid részben az ADSL technológiával kapcsolatos fenti információk alapján megpróbáljuk azonosítani azokat a tényezőket, amelyek az ADSL minőségi paramétereit jellemzik.
Ahhoz, hogy kiemeljük a számunkra érdekes tényezők csoportjait, térjünk vissza az 1. ábrához. 1.8.
Az ábrából az következik, hogy az ADSL felhasználói csatlakozási sémában három objektum található: egy modem, egy DSLAM és egy előfizetői pár egy része.
Minket kevésbé érdekelnek egy modem vagy DSLAM egyedi paraméterei, mint ezeknek az eszközöknek, mint technológiai párnak a paraméterei.
Ezért az ADSL minőségi paramétereit befolyásoló tényezőknek két csoportja különíthető el.
Ezeket a tényezőket külön tanulmányozzuk.
A végpontok és a DSLAM-ok hatása
A modem-DSLAM pár fentebb tárgyalt működési elve azt mutatja, hogy az ilyen eszközök paraméterei befolyásolhatják az ADSL hozzáférés minőségének általános paramétereit. Itt több tényező is szerepet játszik.
Az ADSL technológia biztosítja a DSLAM és a modem paramétereinek technológiai függetlenségét, ezek az eszközök különböző gyártásúak lehetnek. A modem-DSLAM párban lévő esetleges inkonzisztenciák hatással lehetnek az ADSL hozzáférés minőségére.
A „kézfogás” szintű inkonzisztencia-faktor abban nyilvánulhat meg, hogy a modem és a DSLAM nem biztos, hogy a leghatékonyabb működési és adatcsere módot hozza létre.
A kapcsolatdiagnosztikai szinten az inkonzisztencia-tényező oda vezethet helytelen beállítás hangszínszabályzók és visszhangszűrők, amelyek befolyásolják az átviteli sebesség paramétereit. Egyetlen eszköz működésében is előfordulhat szabálysértési tényező.
Például előfordulhat, hogy a modemben a visszhangszűrő beállításának eljárása helytelen, és szabálysértések léphetnek fel.
Hasonló jogsértéseket okozhat a DSLAM jelszint-kiegyenlítési eljárásainak helytelen működése stb.
Hasonlóképpen problémákat okozhat a csatornadiagnosztikai szintű eltérés. Itt a kódolási sémák egyeztetésének folyamatában bekövetkezett megsértések és az SNR diagnosztikai algoritmusok működésének meghibásodásai az ADSL-kapcsolat minőségének romlásához vezethetnek.
A jövőre nézve megjegyezzük, hogy mindezen tényezők diagnosztikája csak komplett eszközvizsgálatok során valósítható meg megfelelőségi vizsgálati módszerekkel. Ezek a technikák túl bonyolultak a működéshez és túl költségesek.
Az előfizetői vonal paramétereinek hatása
A működés szempontjából legérdekesebb tényező, amely közvetlenül befolyásolja az ADSL minőségi paramétereit, az előfizetői kábelpár paraméterei.
Mivel az előfizetői kábelt és annak paramétereit az ADSL technológia nem kívülről vezeti be, hanem már az NGN korszak előtti formában és állapotban az üzemeltető rendelkezésére áll, ez tartalmazza az ADSL technológiai lánc leggyengébb elemét. Bár lehetetlen egyenlőségjelet tenni a kábelmérések és az ADSL mérések között, az ADSL bevezetésének korai szakaszában az összes működési mérés több mint 50%-át az előfizetői páros mérések teszik ki.
Nézzük meg röviden, hogy az előfizetői vonalak mely paraméterei lehetnek kritikusak az ADSL minősége szempontjából. Az egyes opciókról további részleteket a 4. fejezetben talál.
Az előfizetői kábelek alapvető paraméterei
Kezdjük az előfizetői kábelek általános (vagy alapvető) paramétereivel. Ezek magukban foglalják mindazokat a paramétereket, amelyeket a múltban az üzemeltető kábelrendszerének tanúsítására használtak.
Vitatható, hogy ez a paraméterek és az elemzésükre szolgáló módszerek egy csoportja, amely minden előfizetői kábelre azonos, függetlenül azok típusától és felhasználási módjától.
Valójában, ha van fémkábel, akkor annak ellenállása, kapacitása, szigetelési paraméterei vannak, és a fenti paraméterek mindegyike nem függ a kábel lefektetésének céljától. Általánosra használható telefonos kommunikáció, ADSL-hez, rádiórendszerhez stb.
És minden alkalmazásnál bizonyos paraméterkészletre van szükség az előfizetői pár minőségének megítéléséhez.
Ezért nevezzük ezeket a paramétereket alapvetőnek.
Az előfizetői pár alapvető paramétereit a szabályozási dokumentumok részletesen leírják, és jól ismertek.
A főbb alapvető paraméterek a következők:
A felsorolt paraméterek értékei meghatározzák az előfizetői pár minőségét, és már ez alapján elmondhatjuk, hogy fontosak az ADSL kábelek tanúsítása szempontjából.
Speciális kábellehetőségek
Mint fentebb látható, az ADSL átviteli paramétereket nem annyira egy előfizetői pár alapparaméterei, mint inkább egy előfizetői kábel, mint egy 256DMT/QAM jelátviteli csatorna paraméterei befolyásolják.
Ebben az esetben a paraméterek fontos csoportja közvetlenül az átviteli eljáráshoz kapcsolódik, amely olyan paramétereket foglal magában, mint a jeltorzítás, a jel csillapítása, a különféle zajok és a vonalra gyakorolt külső hatások.
Mivel ez a paramétercsoport közvetlenül kapcsolódik az ADSL kábel hatóköréhez, ezeket speciálisnak nevezzük.
Az eljárásilag speciális paraméterek abban különböznek az alapvető paraméterektől, hogy ezeknek a paramétereknek a mérése mindig vonalfrekvencia-tesztelési technikákon alapul.
Ezen módszerek szerint az előfizetői kábel diagnosztizálásához speciális tesztjelet (hatást) kell alkalmazni, és elemezni kell egy ilyen jel vonalon való áthaladásának minőségét (válasz).
A speciális lehetőségek a következők:
csillapítás a kábelben;
Szabálytalanságok a kábelben
A harmadik tényező, amely közvetlenül befolyásolja az ADSL minőségi paramétereit az előfizetői kábel szintjén, a kábel heterogenitása.
Az előfizetői kábel bármilyen heterogenitása hátrányosan befolyásolja az átviteli paramétereket.
Az átviteli rendszerben lezajló folyamatok szemléltetésére a 3.1. ábrán egy párhuzamos leágazás látható, amely a hazai hálózaton meglehetősen gyakori előfordulás.
Szélessávú jel párhuzamos leágazáson keresztül történő továbbítása esetén az átvitt jel először elágazik, majd visszaverődik a leágazás nem illeszkedő végéről.
Ennek eredményeként a vevő oldalon két jel - közvetlen és visszavert - egymásra rakódik, és a visszavert jel zajnak tekinthető. Mivel a 3.1. ábrán látható esetben a zajjel szerkezete megegyezik a normál jeléval, ezért az átviteli minőségi paraméterekre maximálisan hat.
Rizs. 3.1. A párhuzamos leágazás és hatása az ADSL átviteli paraméterekre
A visszavert jel romboló hatásának mértéke közvetlenül függ a csapon lévő visszaverődés mértékétől. A jelek elmélete szerint a visszaverődés mértéke minél magasabb, annál nagyobb a továbbított jel frekvenciája.
Ennek eredményeként minden szélessávú átviteli rendszer nagyon érzékeny a kábel bármilyen megszakítására. Az ADSL esetében a folytonossági zavarok érzékenységét a modem-DSLAM pár adaptív beállítása némileg kompenzálja, így a leágazások jelenléte nem zárja ki az átvitel lehetőségét.
Ám lecsapás esetén az ADSL átviteli sebessége meredeken csökken, ami lehetővé teszi a berendezésgyártók és rendszermérnökök számára, hogy olyan követelményeket terjeszthessenek elő, hogy az ADSL-kábelben ne legyenek megszakadások.
Áthallás
Az áthallás fogalma kevésbé egyértelmű e tényező előfordulásának természetét illetően, de jobban tükrözi a mérési módszert. Ezért a gyakorlatban mindkét fogalom használatos.
A negyedik, a kábel ADSL átviteli paramétereit befolyásoló tényező az előfizetői kábelek egymásra gyakorolt kölcsönös hatásának tényezője.
Módszeresen a kölcsönös befolyásolás paramétereit áthallásnak vagy áthallásnak nevezzük.
3.2. ábra. Crosstalk NEXT és FEXT
Az áthallásnak két paramétere van (3.2. ábra).
Névlegesen a FEXT és a NEXT egy kábelpár speciális paramétereit jelenti. De ennek a paraméternek a szerepe annyira egyedi, hogy külön megfontolást és kutatást igényel.
Elég az hozzá, hogy a NEXT és FEXT koncepció több mint egy tucat éves fennállása ellenére e paraméterek mérésére nincs általános módszertan, az NGN előfizetői hálózatok körülményei között pedig aligha építhető ki.
Például az egyik pár kölcsönös hatása a másikra potenciálisan fennállhat, de semmilyen módon nem nyilvánul meg mindaddig, amíg az egyik páron a telefonálást, a másikon pedig az ADSL-t továbbítják.
De érdemes új ADSL-előfizetőt csatlakoztatni - és ez a befolyás mindkét párban "megölheti" a kommunikáció minőségét.
Ugyanez vonatkozik az elektromágneses sugárzás külső forrásaiból származó interferenciára is - általában lehetetlen megjósolni azok megnyilvánulását külön páron.
Az ADSL minőségi paraméterei szempontjából az alábbi lehetséges áthallás típusok sorolhatók fel a legfontosabbak közé.
Az ADSL-nek a hagyományos telefonálás minőségére gyakorolt lehetséges hatását régóta vitatják. A téma tárgyalását a hagyományos telefon-előfizetők panaszai indokolták az ADSL tömeges bevezetése során a kommunikáció minőségének romlása miatt.
Bár a splitterek használatának elmélete kizárja az ADSL telefonhálózatra gyakorolt hatását, a panaszok statisztikája stabil kapcsolatot mutatott az ADSL implementáció szintje és a panaszok száma között.
Speciális tanulmányok kimutatták, hogy a telefonhálózat és az ADSL között valóban nincs áthallás, és a panaszok nagyobb mértékben maguknak a szolgáltatóknak a tevékenységéből fakadnak.
Az ADSL-szolgáltatások minőségének javítása érdekében a szolgáltatók párokat váltottak, így az ADSL-felhasználó jobb minőségű, míg a normál telefon-előfizető rosszabb párat kapott, ami az ADSL negatív szerepének megítéléséhez vezetett.
Ez a példa egyébként azt mutatja, hogy az ADSL tömeges bevezetésének folyamatában a tisztán technikai jellegű tényezők erősen keverednek társadalmi, történelmi és adminisztratív tényezőkkel. Ahogy a 7. fejezetben látható, adott példa nem az egyetlen eset, amikor nehéz elkülöníteni a technológia és más folyamatok hatását az operációs rendszerben.
Néhány ADSL-alkalmazás
Most, az ADSL technológia általános elemzéséből, folytassuk a technológia NGN előfizetői hozzáférési hálózatokban való használatának néhány lehetőségét.
Ahogy magából az NGN hálózati paradigmából is következik, a szélessávú előfizetői hozzáférési hálózatok kiépítésének fő célja az, hogy a felhasználók számára a lehető legnagyobb adatátviteli sávszélességet biztosítsák a közlekedési hálózat felé. Ezen múlik a felhasználónak nyújtott szolgáltatások köre, az NGN bevezetésének sikere pedig az új szolgáltatások bevezetésének eredményességén múlik, mert számukra új technikai forradalom zajlik.
Így a szolgáltatások témája alapvető fontosságú az NGN-nel kapcsolatos kérdések tanulmányozásában. Ez alól az ADSL technológia sem kivétel. Ebben a részben megvizsgáljuk, hogyan használható az ADSL egy modern hálózaton, aminek ki kell egészítenie e technológia helyére vonatkozó ismereteinket egy modern kommunikációs rendszerben.
Egyéni kapcsolat
Az ADSL technológia legegyszerűbb alkalmazása a szélessávú hozzáférés egyéni felhasználása az egyes felhasználók számára nyújtott szolgáltatások érdekében.
Az ADSL kétségtelen előnye, hogy nagyon hatékony módszert kínál az előfizetők telefonhálózatról az NGN hálózatra történő migrálására.
Emlékezzünk vissza, hogy ehhez csak az előfizetői vonal két végére kell elosztókat telepíteni, ezzel elválasztani az adatátviteli forgalmat és a telefonforgalmat, majd a felhasználói oldalon az ADSL modemet, az állomásoldalon pedig a DSLAM-et kell csatlakoztatni.
3.3. ábra. Az egyéni előfizetői csatlakozás sémája
Az átállási folyamat eredményeként az ADSL technológia egyéni orientációjúvá válik. A telefonhálózat egyéni előfizetőire irányul, és minimális költséggel kínálja számukra az NGN hálózathoz való csatlakozását. Ennek megfelelően az ADSL-t leggyakrabban egyéni csatlakozási módban használják (3.3. ábra).
Amint az ábrán látható, egyéni előfizetői ADSL-csatlakozás esetén egyetlen felhasználó szélessávú hozzáférésének biztosítása a feladat.
Például lehet egy előfizető lakása. Ebben az esetben az előfizetőnek marad egy elosztón keresztül csatlakoztatott normál telefon, és hozzáadódik a szélessávú hozzáférés az NGN hálózathoz. Az ADSL modem konfigurációjától és típusától függően ez lehet USB interfész egy számítógép vagy Ethernet csatlakoztatására, amelyhez akár otthoni LAN-ját is csatlakoztathatja. A számítógépek viszont az otthoni helyi hálózatba is telepíthetők IPTV eszközök televíziós jelek sugárzására.
VoDSL technológia
Új alkalmazás a hagyományos ADSL szolgáltatásokhoz kapcsolódóan a hangátviteli technológia fejlődéséhez kapcsolódik a csomagkapcsolt hálózatokban ( Szinkronhang IP, VoIP). Jelenleg a VoIP nagyon elterjedt. Példa erre a skype szolgáltatás, amelyet már több mint 5 millió előfizető használ széles körben szerte a világon.
Ha van lehetőség hangátvitelre, egy másik ADSL-alkalmazás lehet VoIP szolgáltatások nyújtása. Ezt a szolgáltatást hívhatjuk Voice over ADSL-nek vagy VoDSL-nek.
A szolgáltatási séma az ábrán látható. 3.4. A felhasználói oldalon nem csak számítógép, hanem VoIP telefon is csatlakozik az ADSL modemhez. Az állomás oldalon a DSLAM után egy hozzáférési kapcsolót (BRAS) helyeznek el, amely kiosztja a VoIP ütemezést és továbbítja a VoIP / PSTN telefon átjárónak, így a VoIP forgalom normál telefonforgalommá alakul és a nyilvánossághoz kerül. hálózat.
Hívja az" href="/text/category/koll/" rel="bookmark">ADSL-megosztást
A fentebb tárgyalt VoDSL szolgáltatásoknak van egy másik érdekes alkalmazása is, nevezetesen egyetlen ADSL kapcsolat megosztásának lehetősége.
Mint fentebb látható, a modern VoIP technológiák lehetővé teszik egy további telefon telepítését az ADSL-felhasználó oldalára. De senki sem tiltja, hogy egy telefon helyett több VoIP telefont csatlakoztassunk, és egy számítógép helyett helyi hálózatot hozzunk létre (3.5. ábra). Ebben az esetben egy egész hálózatot kapunk egy kis iroda számára egyetlen ADSL-en.
Az ADSL használatának ez a megközelítése nagy távlatokat ígér ennek a technológiának. Például egy kis cég bérel egy új irodát, és hagyományosan azon töpreng, hogyan kommunikáljon a külvilággal. Ha az iroda korábban lakás volt, akkor csak egy telefonja van. És ekkor jöhet az ADSL megoldás. Elég egyetlen ADSL-párhoz csatlakozni, és az irodában megjelenik a szükséges számú telefon és egy meglehetősen széles „cső” az internethez.
https://pandia.ru/text/78/444/images/image006_42.gif" width="534" height="418">
3.6. Integrált szélessávú hozzáférési hálózat és az ADSL helye benne
az ATM adaptációs réteg AAL2, az adatcsomagokat szintén ATM cellafolyammá alakítják (AAL5 adaptációs réteg). Más szavakkal, az IAD azt a feladatot látja el, hogy a hang- és adatfolyamokat virtuális áramkörökké (VC-k) multiplexelje DSL-vonalon történő átvitelhez, valamint egy híd vagy forgalomirányító funkciót. helyi hálózatok Ethernet, miközben elegendő számú hangkapcsolatot tart fenn.
Már az IAD felhasználása vállalati hálózatok létrehozására nagyon
népszerűen az ADSL tömeges bevezetését célzó projektek keretében Moszkvában és Szentpéterváron. Ahogy az SMB "internetizáció" és az ADSL hálózatok fejlődnek, a javasolt használati minta továbbra is megtalálja ügyfeleit.
Bibliográfia
1. Baklanov ADSL/ADSL2+: alkalmazás elmélete és gyakorlata.-M.: Metrotek, 2007.
Ellenőrző kérdések
Sorolja fel az ADSL minőségi paramétereit befolyásoló tényezőket! Hogyan befolyásolják a végberendezések és a DSLAM-ek az ADSL minőségi paramétereit. Sorolja fel és írja le az előfizetői kábel alapvető paramétereit. Sorolja fel és jellemezze a speciális kábelparamétereket. Hogyan befolyásolják az ADSL-t a kábel inhomogenitásai? Hogyan befolyásolja a kábel párhuzamos leágazása az ADSL átviteli paramétereket. Ismertesse a „áthallás és áthallás” kifejezéseket. Rajzoljon diagramot az áthallás előfordulásáról! Nevezze meg és jellemezze az áthallás paramétereit! Nevezze meg az áthallás legfontosabb típusait! Rajzoljon diagramot egy egyedi ADSL-előfizetői kapcsolatról! Rajzoljon VoDSL szolgáltatásszervezési diagramot. Rajzoljon diagramot egy ADSL közösségi kapcsolatról! Mi az IAD és milyen funkciókat lát el. Ábrázolja az integrált szélessávú hozzáférési hálózatot és az ADSL helyét benne
Egyes esetekben a kapott egyedi elem típusáról („1” vagy „0”) vonatkozó döntés mellett a meghozott döntés minőségét is egyidejűleg értékelik, vagyis a jel figyelésével a hibás feltételes valószínűségét. (H) vétel határozza meg, ahol a vezérelt jel paramétervektora. Amikor k egy küszöbérték, a hiba észlelésének megkövetelt valószínűségétől függően törlési jel kerül kiadásra. Ez a jel jelzésként szolgálhat arra vonatkozóan, hogy a döntést elvetették, vagy egyszerűen csak jelzőként, amely jelzi, hogy a vett elem megbízhatatlan. A határozat elutasítása (törlés) kétes helyzetben hatékony eszköz a hibás döntések számának csökkentésére. A jelfeldolgozás következő szakaszaiban és különösen az RCD-kben történő dekódoláskor a törölt elemek visszaállíthatók. Mint tudják, a törölt elemek helyreállításának folyamata sokkal egyszerűbb, mint a hibajavítási eljárás, és bármely javító kód sokkal jobban vissza tudja állítani a törléseket, mint a hibákat.
A vett jelek minőségét a DCS értékeli. A DCS típusok sokfélesége több fő típusra redukálható a tipikus csomópontok kiemelésével:
1. A jelszintet vagy annak alakját a vételi út különböző pontjain vezérlő eszközök (vezérlés a demodulátor előtt, a demodulátor után stb.). A felügyelet a vételi útvonal egy vagy egyidejűleg több pontján is elvégezhető.
2 Olyan készülékek, amelyek a vett jel egyedi paramétereit vezérlik azok kiegészítő jelfeldolgozással történő kiválasztásával
3. Eszközök a vett jel paraméterkészletének figyelésére.
Rizs. 6.71 Változó küszöbértékű jelminőség-érzékelő
Rizs. 6.72. A DCS szerkezeti diagramja egy kiválasztott vezérelt paraméterrel
A jel minőségének ellenőrzése az elemzési intervallumon (leggyakrabban ezzel egyenlő), általában feltételezik, hogy a csatornáról minden szükséges információ megadva van. A gyakorlatban általában nem rendelkezünk ilyen információval egy jelelem minőségének figyelésekor. Ebben a tekintetben a jel minőségének felmérésének problémáját két szakaszban kell megoldani. Az első szakaszban - a betanítási szakaszban - meghatározzák a K küszöbérték beállításához szükséges kommunikációs csatorna jellemzőit. A csatornaminőség-értékelés eredményei alapján következtetést vonunk le a jelminőségre vonatkozóan. Ez a megoldás lehetővé teszi a DCS meghatározott jellemzőinek biztosítását az egyik kommunikációs csatornáról a másikra való váltáskor, valamint nem helyhez kötött kommunikációs csatorna esetén. Nevezzük a csatornaminőséget kiértékelő eszközt csatornaminőség-érzékelőnek. Így egy hangolható DKST küszöbű jelminőség-érzékelőnek tartalmaznia kell a DKS-t és a DKK-t (6.71. ábra). Az alábbiakban megvizsgáljuk a DCS felépítésének elveit olyan csatornákhoz, amelyekben szisztematikus interferencia működik. Ez a fajta interferencia magában foglalhatja különösen a szimbólumok közötti interferenciát, amely nagy fajlagos sebességgel történő működéskor jelentkezik, és befolyásolja a törlés valószínűségét, és ennek következtében a csatorna átviteli sebességét, ha a törlési küszöböt nem megfelelően választják meg.
ábrán. A 6.72 egy paramétert vezérlő DCS blokkvázlatát mutatja be. Tekintsük a DCS egyes blokkjainak rendeltetését Az SU illesztőeszköz úgy van kialakítva, hogy a DCS csatlakozási pontján lévő ellenállást a DCS bemeneti impedanciájához igazítsa, és ha szükséges, módosítsa a jel szintjét vagy teljesítményét . A lágyindító paramétereinek átalakítására szolgáló eszköz a mért paraméter kiemelésére szolgál. A DUT mérőeszközt úgy tervezték, hogy a vett jelet nem lineárisan "1"-re konvertálja, ha a hibás vétel feltételes valószínűsége nagyobb, mint a megadott, és ha a hibás vétel feltételes valószínűsége kisebb, mint a megadott. A DOS referenciajel-érzékelőt úgy tervezték, hogy a DUT működéséhez szükséges referencia (referencia) jelet képezze. Ez az érzékelő a hibás jelvétel utólagos valószínűségét állítja be, amelynek túllépése törléssel jár.
Rizs. 6.73. A BCS szerkezeti diagramja maximum és minimum paramétervezérléssel
Rizs. 6.74 A BCS szerkezeti diagramja több paraméter független szabályozásával
A JE kimeneti eszközét úgy tervezték, hogy a DUT kimenetén lévő jel ellenállását, szintjét, teljesítményét vagy időtartamát a további használathoz szükséges jel megfelelő ellenállásához, szintjéhez, teljesítményéhez vagy időtartamához igazítsa.
Néha egy paraméter mérése azt jelenti, hogy meg kell határozni, hogy egy jelparaméter egy adott zónában van-e vagy sem, amelyet a maximális és minimális érték korlátoz. Ilyen szabályozás például a maximális és minimális szintszabályozás, amikor törlési jelet adnak ki, ha a szint egy bizonyos előre meghatározott szint alatt van és magasabb, mint az Umax. Ebben az esetben a mérő blokkdiagramja a 2. ábrán látható. 6.73.
Rizs. 6.75. A BCS szerkezeti diagramja a paraméterkészlet vezérlésével
Itt az UOSS egy eszköz a és által kiadott törlési jelek kombinálására. Ezzel egyidejűleg uits-nál törlési jelzést ad ki, és -nél If, akkor a törlési jel nem kerül kiadásra.
A jelparaméterek figyelésekor kétféle blokkdiagram-konstrukció lehetséges:
minden paramétert külön vezérel, és a szabályozási eredményeket kombinálja (6.74. ábra);
a paramétereket közösen szabályozzák, azaz valamilyen törvény szerint előre kombinálják. Ekkor a blokkdiagram az ábrán látható formát ölti. 6.75. Itt az UOP - a paraméterek kombinálására szolgáló eszköz - az y jelek jellé egyesítésére szolgál
Kommunikációs rendszer paraméterek halmaza jellemzi. Ezek közül azokat, amelyek monoton függőséggel kapcsolódnak a rendszer minőségéhez, a rendszer minőségi mutatóinak nevezzük. Minél magasabb (alacsonyabb) a minőségi mutató értéke, annál jobb (rosszabb) a rendszer, ha egyéb dolgok megegyeznek.
A rendszer kialakításakor vegye figyelembe nagyszámú minőségi mutatók és paraméterek egy előre meghatározott optimalitási kritériumnak megfelelően. A legjobb (optimális) rendszernek azt tekintjük, amelyik a minőségi mutatók valamely célfüggvényének legnagyobb (legkisebb) értékének felel meg. A kommunikációs rendszerek minőségi mutatói és paraméterei feltételesen fel vannak osztva:
- információs (zajtűrés, sebesség, sávszélesség és információátviteli késleltetés);
— műszaki és gazdasági (költség, teljes méretek, tömeg);
— műszaki és működési mutatók (átlagos idő üzemidő, üzemi hőmérséklet tartomány stb.).
Kiemeljük mutatók jellemző kommunikációs rendszer információátadás szempontjából.
A zajvédelem a kommunikációs rendszer minőségének egyik fő mutatója. Az adott interferencia zajvédelmét az átviteli hűség jellemzi – a kapott üzenet és a továbbított üzenet közötti megfelelés mértéke. Folyamatos üzenetek továbbításakor a hűség mértéke a vett a "t) és a továbbított a (t) üzenet közötti szórása:
Ahol T - az üzenet fogadásának ideje.
elsődleges jel b(t) kapcsolódik az üzenethez a(t) lineáris függés, azaz.
b(t) = ka(t),
Ahol k - konverziós tényező.
ahol a csillag a jel becslését jelöli, amely a hiba mértékében különbözik ettől a jeltől.
Minél kisebb a szórás, annál nagyobb a zajvédelem.
A hűség mértéke az is lehet annak a valószínűsége, hogy az ε hiba nem haladja meg az előre meghatározott értéketε 0:
Minél nagyobb ez a valószínűség, annál nagyobb a zajvédelem.
A diszkrét üzenetek továbbításában a hűség mértéke az hiba valószínűsége. Minél kisebb ez a valószínűség, annál nagyobb a zajvédelem.
Az adott átviteli feltételek mellett lehetséges maximális zajtűrést nevezzük potenciális zajvédelem.
A kommunikációs rendszer minőségének másik fontos mutatója az áteresztőképesség, azok. a rendszer által megengedett maximális R max átviteli sebesség. A szám határozza meg N ennek a rendszernek a csatornái és áteresztőképesség C kommunikációs csatorna:
Egy diszkrét kommunikációs csatornához, interferencia nélkül
Ahol T- egy karakter átvitelének időtartama; m - az ábécé hangereje. (A továbbiakban a logx jelölés a bináris logaritmus műveletet jelöli log 2 x.)
Folyamatos kommunikációs csatornához
VAL VEL= Flog(l + P Val vel / P SH) ,
Ahol F - Csatorna sávszélesség; R c - jel teljesítménye; R w - zajteljesítmény.
Az átviteli sebességet (valamint az áteresztőképességet) bit per másodpercben mérik
Átviteli késleltetés az az idő, amely az üzenetküldés kezdetétől az adóban a visszaállított üzenet vevő kimenetén történő kiadásáig tart. Ez a kommunikációs csatorna hosszától és az adóban és a vevőben történő jelátalakítás időtartamától függ. Az átviteli késleltetés a kommunikációs rendszer minőségének egyik legfontosabb mutatója.
Egycsatornás kommunikációs rendszer blokkvázlata. A kommunikációs rendszerek osztályozása
Összesített technikai eszközökkelés az üzenetek forrástól a címzettig továbbítását biztosító terjesztési közeget hívják meg távközlési rendszer.
Amikor egy üzenetet távközlési rendszer továbbít, a következő műveleteket hajtják végre:
Üzenetforrásból (IS) érkező üzenet átalakítása elsődleges távközlési jellé (a továbbiakban egyszerűen "elsődleges jel");
Az elsődleges jelek konvertálása a következőre vonali jelek a terjesztési közeg (kommunikációs vonal) jellemzőinek megfelelő jellemzőkkel;
Átviteli útvonal kiválasztása és kapcsolása;
Jelek továbbítása a kiválasztott útvonalon;
Jelek átalakítása üzenetté.
A rendszer általánosított blokkvázlata
távközlés
IS - az üzenet (információ) forrása;
PR 1 (PR -1) - az üzenet elsődleges jellé konvertálója (reverse converter);
SC - kapcsolóállomás, amely a létesítést biztosító kapcsoló- és vezérlőberendezések összessége másfajta kapcsolatok (helyi, távolsági, nemzetközi, bejövő, kimenő és tranzit)
OS 1 (OS -1) - interfész-berendezés, amely az elsődleges jelek közvetlen (fordított) átalakítását lineáris jelekké (másodlagos jelekké) végzi.
Távközlési csatorna olyan technikai eszközök összessége, amely biztosítja az üzenetek továbbítását forrása és címzettje között.
átviteli csatorna olyan műszaki eszközök és terjesztési közeg összessége, amely biztosítja az elsődleges távközlési jel továbbítását egy bizonyos frekvenciasávban.
átviteli rendszer olyan műszaki eszközök és terjesztési közeg összessége, amely egy adott frekvenciasávban vagy meghatározott átviteli sebességgel biztosítja az elsődleges jel átvitelét a kapcsolóállomások között.
A kommunikációs rendszerek főbb jellemzői
Egy kommunikációs rendszer működésének értékelésekor mindenekelőtt azt kell figyelembe venni, hogy mit üzenet pontossága biztosítja a rendszert és mivel sebesség információ kerül továbbításra. Az első határozza meg minőségátvitel, a második Mennyiség.
Üzenetfogadási immunitás a továbbított és fogadott üzenetek közötti megfelelés mértékét jellemzi, valamilyen mennyiségi mértékkel kifejezve. Zaj immunitás, a rendszer azon képessége, hogy ellenálljon az interferencia káros hatásainak. Az immunitást értékelik egy adott jel-zaj viszony (SIR) esetén az üzenetek vételének hűségétől függ, és mind a továbbított jelek tulajdonságaitól, mind a vétel módjától függ. Hűség a vételt a vett és továbbított üzenetek közötti hasonlóság mértéke határozza meg.
Ha az üzenet le van írva folyamatos funkció a(t), majd az eltérést ε (t) érkezett üzenet nál nél) a továbbítottból A(t) folyamatos:
(1.2.1)
és gyakran használják a különbség mértékeként. szórás(RMS):
, (1.2.2)
ahol az overbar a realizációk halmazán keresztüli átlagolást jelöli.
Információátviteli sebesség Rátlagos információmennyiségnek nevezzük én ebben a rendszerben időegység alatt továbbítva:
R[dv. egység/sec.] = én/T, (1.2.4)
Ahol T– az információátadás időtartama.
Időszerűségüzenettovábbítást a megengedett határozza meg késleltetés az üzenetek és jelek átalakítása, valamint a kommunikációs csatornán történő jelterjedés véges ideje miatt.
4 A jelek és kommunikációs csatornák alapvető paraméterei. A torzításmentes jelátvitel szükséges feltétele
A kommunikációs csatornát a jelhez hasonlóan három fő paraméter jellemzi:
- idő T ig, amely során a csatornán keresztüli átvitel lehetséges;
- dinamikus tartomány D-ig(az átvitt jel megengedett teljesítményének és az interferencia teljesítményének aránya, decibelben kifejezve);
- csatorna sávszélessége F ig.
A csatorna általános jellemzője a kapacitása (hangerő):
(1.5.1)
A jelek torzításmentes átvitelének szükséges feltétele a hangerővel a csatornán:
A legegyszerűbb esetben a jelet mindhárom paraméterben a csatornához illesztjük, pl. a következő feltételek teljesítése:
Az (1.5.2) egyenlőtlenség akkor is kielégíthető, ha az (1.5.3) egyenlőtlenségek közül egy vagy kettő nem teljesül. Ez azt jelenti, hogy lehet "kereskedni" az időtartammal a spektrum szélességével, vagy a spektrum szélességgel a dinamikus tartományban, és így tovább.
A csatorna fenti fő paraméterei mellett a frekvencia tulajdonságait a frekvenciaátviteli tényező, az időbeli tulajdonságait pedig az impulzusválasz jellemzi. h - (t,τ). Az 1.2.5. szakaszból következik, hogy ezek a jellemzők lehetővé teszik a transzformációk leírását bemeneti jelek az idő- vagy frekvenciatartományban, mind a csatorna egésze, mind annak egyes elemei hajtják végre.
2. KOMMUNIKÁCIÓS RENDSZEREK ÉS FŐBB JELLEMZŐI
2.1. Alapfogalmak és definíciók
Bármely kommunikációs rendszerben az átvitel tárgya egy üzenet, amely valamilyen információt hordoz.
Az üzenetátviteli rendszerekben az információ és az üzenet fogalmának szemantikai tartalma nagyon közel áll egymáshoz.
Általános esetben információ alatt bármilyen eseményre, jelenségre vagy tárgyra vonatkozó információ halmazát értjük. Az információ továbbítására vagy tárolására különféle jeleket (szimbólumokat) használnak az információk valamilyen formában történő kifejezésére (ábrázolására). Ezek lehetnek betűk, számok, gesztusok és rajzok, matematikai vagy zenei szimbólumok, az emberi beszéd szavai és kifejezései, elektromos hullámformák különféle megvalósításai stb.
Az üzenet az információ megjelenítésének egyik formája. Más szóval, az üzenet olyan valami, amit továbbítani kell. A lehetséges üzenetek halmazát valószínűségi jellemzőivel ún üzenetegyüttes. Az üzenetforrás kiválasztja az üzeneteket az együttesből. A kiválasztási folyamat véletlenszerű; nem tudni előre, hogy melyik üzenet kerül továbbításra. Tegyen különbséget a diszkrét és a folyamatos üzenetek között.
A diszkrét üzenetek az egyes elemek forrása - jelek - egymás utáni kibocsátása eredményeként jönnek létre. Sok különböző jelet hívnak üzenetforrás ábécé, és a karakterek száma - az ábécé mérete. A jelek különösen természetes vagy mesterséges nyelv betűi lehetnek, amelyek megfelelnek az összekapcsolás bizonyos szabályainak.
Számítógépes feldolgozásra szánt üzenetek információs rendszerek, az úgynevezett adat.
Az üzenet állapotok sorozata információforrás időben kibontakozó. A források fel vannak osztva
diszkrét és folyamatos (analóg). Alatt diszkrét információforrásként valamilyen objektumot értünk, amely in bizonyos pillanatokat időbe telik az egyik M egy diszkrét halmaz állapotai. Egy folytonos forrás minden időpillanatban felvehet egyet a végtelen számú állapot közül. Az üzenetforrás fogalmát ennek megfelelő módon vezetjük be, miközben az összes lehetséges forrás diszkrétre és folyamatosra osztható.
Egy üzenet távoli továbbításához szükség van valamilyen hordozóra, anyaghordozóra. Mint ilyenek, statikus vagy dinamikus eszközöket, fizikai folyamatokat használnak. Fizikai
az üzenethordozóként használt és a továbbított üzenetet reprezentáló folyamatot jelnek nevezzük.
Az üzenet megjelenítését a folyamatot jellemző fizikai mennyiség megváltoztatása biztosítja. Ez az érték
jel információs paraméter.
A jelek, akárcsak az üzenetek, lehetnek folyamatosak vagy diszkrétek. A folyamatos jel információs paramétere bizonyos határokon belül bármilyen pillanatnyi értéket felvehet. A folyamatos jelet gyakran analógnak nevezik. A diszkrét jelet véges számú információs paraméterérték jellemzi. Ez a paraméter gyakran csak két értéket vesz fel.
A távközlési rendszerekben az elektromos jeleket hordozóként használják az üzenetek távoli továbbítására, mivel ezeknek van a legnagyobb terjedési sebességük (megközelítik a fény sebességét vákuumban - 3 108 m / s).
Bármely fizikai folyamat, amely a továbbított üzenetnek megfelelően változik, jelzésként használható. Lényeges, hogy a jel ne maga a fizikai folyamat, hanem ennek a folyamatnak az egyes paramétereiben bekövetkezett változás. Ezeket a változásokat a jelet hordozó üzenet határozza meg.
A jel sok esetben tükrözi az egyes rendszerekben előforduló átmeneti folyamatokat. Ezért egy adott jel leírása lehet az idő valamilyen függvénye. Miután így vagy úgy meghatároztuk ezt a függvényt, definiáljuk a jelet is. Azonban ez Teljes leírás jel nem mindig szükséges. Számos probléma megoldásához több mint Általános leírása több általánosított paraméter formájában, amelyek a jel főbb tulajdonságait jellemzik, hasonlóan ahhoz, ahogyan ez a közlekedési rendszerekben történik.
Az információtovábbítás technikája lényegében a jelek kommunikációs csatornákon történő szállításának (továbbításának) technikája. Ezért célszerű meghatározni a jel paramétereit, amelyek továbbítása szempontjából a főbbek. Ezek a paraméterek a jel időtartama, a dinamikatartomány és a spektrum szélessége.
Minden átmeneti folyamatnak tekintett jelnek van kezdete és vége. Ezért A jel időtartama T a természetes paramétere, amely meghatározza azt az időintervallumot, amelyen belül a jel létezik.
A jel jellemzői a létezésének intervallumán belül a dinamikatartomány és a jel változási sebessége.
Dinamikus hatókör a legnagyobb pillanatnyi jelteljesítmény aránya a legalacsonyabbhoz:
Ä =10 lg P c max , (dB).
Pcmin
A beszélő beszédének dinamikatartománya 25 ÷ 30 dB, vokális
együttes - 45 ÷ 55 dB, szimfonikus zenekar - 65 ÷ 75 dB.
BAN BEN A valós körülmények mindig közbeavatkoznak. A kielégítő átvitelhez az szükséges, hogy a legkisebb jelteljesítmény meghaladja az interferencia teljesítményét. A jel-zaj arány a jel relatív szintjét jellemzi. Általában ennek az aránynak a logaritmusát határozzák meg, amelyet a jel többletének neveznek a zaj felett. Ezt a többletet a jel második paraméterének tekintjük. A harmadik paraméter azjel spektrum szélessége F. Ez az érték képet ad a jel változási sebességéről a létezésének intervallumán belül. A jel spektruma nagyon nagy frekvenciasávra terjedhet ki. A legtöbb jelnél azonban megadhatja azt a frekvenciasávot, amelyen belül a fő energiája koncentrálódik. Ez a sáv határozza meg a jel spektrumának szélességét.
BAN BEN A kommunikációs technológiában a jelspektrum gyakran szándékosan korlátozott. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a berendezés és a kommunikációs vonal korlátozott átviteli frekvenciával rendelkezik. A spektrum a megengedett jeltorzítás alapján korlátozott. Például telefonáláskor két feltételnek kell teljesülnie: a beszédnek olvashatónak kell lennie, és a tudósítók képesek legyenek felismerni egymást hangról. E feltételek teljesítése érdekében a beszédjel spektruma 300 és 3400 Hz közötti sávra korlátozható. A beszéd szélesebb körének továbbítása ebben az esetben nem praktikus, mivel ez technikai bonyodalmakhoz és költségnövekedéshez vezet.
A jel általánosabb fizikai jellemzője a jel hangereje:
Ha ν ≤ 1, akkor a jeleket keskenysávúnak (egyszerűnek) nevezzük. Ha ν >> 1, akkor ezek szélessávúak (komplexek).
Természetes körülmények között az élőlények által generált és kapott jelek terjednek élőhelyükön. Ezt a környezetet nevezhetjük üzenet csatorna. Azonnal jegyezzük meg, hogy még
V egy ilyen egyszerű átviteli rendszer jellemző a csatornában lévő interferencia jelenlétére, pl. idegen források által generált jelek. Azzal, hogy gyorsan kell üzeneteket küldeni a címre hosszútáv egy személynek szüksége van különféle eszközök („technikai eszközök”) használatára. BAN BEN modern rendszerek terjedés
V az elektromos áramokat vagy feszültségeket, valamint az elektromágneses rezgéseket fizikai információhordozóként használják.
Az üzenetek továbbításakor olyan technikai eszközöket kell használni, mint az érzékelők - különféle konverterek
fizikai folyamatokat alacsony frekvenciájú elektromos áramokká ún elsődleges jelek(pl. mikrofon, vidikon); diszkrét üzenetkódoló eszközök, amelyeket az M forrásábécé teljesítményének és az átviteli csatornában használt kódszimbólumok számának egyeztetésére, valamint a nagy átviteli megbízhatóság biztosítására használnak; készülékek a nagyfrekvenciás jelhordozók elsődleges jelekkel történő modulálására. Mivel a címzett az üzenetet általában az eredeti forrás kimenetén megjelenő formában érzékeli, olyan technikai eszközök, mint a demodulátor, dekódoló, amelyek a nagyfrekvenciás jelek fordított átalakítását végzik elsődleges analógokká, alacsony frekvenciájú jeleket az eredeti üzenetek analógjaivá alakítani, szükségesnek bizonyul az átviteli rendszerben (például hangszóró, kineszkóp stb. segítségével).
2.2. Kommunikációs rendszerek
Kommunikációs rendszernek nevezzük azt a technikai eszközkészletet (hardver és szoftver), valamint azt a terjesztési közeget, amely az üzenet forrásból a címzetthez történő továbbításához szükséges. A funkcionális áramkörökben és azok megvalósításában az olyan csomópontok, mint a kódoló és a modulátor egy adóban vannak kombinálva; hasonlóan a demodulátort és a dekódert egyesítik egyetlen készülék- vevő. ábrán látható egy tipikus funkcionális diagram, amely tartalmazza a kommunikációs rendszer fő csomópontjait. 1.2. Az itt jelzett, sok esetben átviteli csatornával azonosított kommunikációs vonal a jelek minimális átvitelére szolgál lehetséges veszteség intenzitásuk az adótól a vevőig. Az elektromos kommunikációs rendszerekben a kommunikációs vonal különösen egy vezetékpár, egy kábel vagy egy hullámvezető, a rádiókommunikációs rendszerekben pedig egy olyan térrész, amelyben elektromágneses hullámok terjednek az adóról a vevőre.
A kommunikációs rendszerben elkerülhetetlenül jelenlévő w(t) interferencia a kommunikációs vonalban lokalizálódik, ami az átvitt jel alakjának véletlenszerű, előre nem látható torzulásához vezet.
Rizs. 2.1. Távközlési rendszer általánosított blokkvázlata
A vevő feldolgozza a zaj által torzított x (t ) vett jelet, és visszanyeri belőle a továbbított u (t ) üzenetet. A vevőben végrehajtott műveletek általában fordítottak az adóban végrehajtottakkal.
A kommunikációs csatornát általában olyan technikai eszközök összességének nevezik, amelyek arra szolgálnak, hogy üzenetet továbbítsanak egy forrástól a fogyasztóhoz. Ezek az eszközök egy adó, egy kommunikációs vonal és egy vevő.
A kommunikációs csatorna a forrással és a fogyasztói formával együtt információátviteli és -feldolgozó rendszer. Megkülönböztetni diszkrét üzenetküldő rendszerek(például a rendszer távíró kommunikáció) És folyamatos üzenetküldő rendszerek(műsorszórási, televíziós, telefonrendszerek stb.). Vannak kommunikációs rendszerek is vegyes típusú, amelyben a folyamatos üzeneteket diszkrét jelek továbbítják. Ilyen rendszerek például az impulzuskód modulációs rendszerek.
Amikor üzeneteket küldenek egy irányba a feladótól a címzetthez, vagy "pontról pontra", pont-pont egyirányú kommunikációs csatornát használnak. Ha a forrás és a vevő felváltva helyet cserél, akkor a jelek cseréjéhez alternatív kétirányú kommunikációs csatornát kell használni, amely lehetővé teszi az egyirányú és az ellenkező irányú átvitelt (félduplex mód). Nagyobb lehetőségeket biztosít a cserére az egyidejű kétirányú kommunikációs csatorna, amely ellentétes irányú jelek egyidejű átvitelét biztosítja (duplex mód).
Egy kommunikációs rendszert többcsatornásnak nevezünk, ha több üzenet egymástól független átvitelét biztosítja egy közös kommunikációs csatornán.
Ha sok feladó és címzett, jelen esetben felhasználónak vagy előfizetőnek nevezett üzenetváltásra van szükség, üzenetátviteli rendszert (MTS) kell létrehozni egy nagy szám kommunikációs csatornák. Ebből adódik az üzenetátviteli és elosztási rendszer (MSDS) koncepciója, azaz. kommunikációs rendszerek a tágabb értelemben. Az ilyen rendszert általában kommunikációs (távközlési) hálózatnak, információátviteli hálózatnak vagy üzenetküldő hálózatnak nevezik. Az SPRS-re példa egy teljesen összekapcsolt hálózat (1.1. ábra), ahol a végpontok (OP) az „mindegyikével” elv szerint kapcsolódnak egymáshoz.
2.2. Teljesen csatlakoztatott kommunikációs hálózat
Ez a hálózat nem kapcsolt, az előfizetők közötti kommunikáció állandóan hozzárendelt (nem kapcsolt) csatornákon keresztül történik. Az ilyen hálózatokban az információ elosztását speciális hozzáférési módok vagy információátvitel-ellenőrzési eljárások biztosítják, amelyek arra szolgálnak, hogy értesítsék, mely előfizetők fognak üzenetet váltani. A többpontos hálózatban az előfizetők számának növekedésével jelentősen megnőnek az információátviteli késések, a teljesen összekapcsolt hálózatokban pedig jelentősen megnő a kommunikációs vonalak száma és a berendezések mennyisége. Ezeknek a problémáknak a megoldása a kapcsolt SPRS hálózatok használatához kapcsolódik, ahol az előfizetők nem közvetlenül, hanem egy vagy több kapcsoló csomóponton (CC) keresztül kommunikálnak egymással.
Így a kapcsolt SPRS OP, kapcsoló csomópontok és ezeket összekötő kommunikációs vonalak halmaza.
A modern DMSS fő feladata, hogy a felhasználók (emberek vagy szervezetek) széles körének biztosítsa a különféle információs szolgáltatásokat, amelyek mindenekelőtt az üzenetek hatékony eljuttatását egyik pontról a másikra, a gyorsasági követelményeket kielégítve, hűség, késleltetési idő, megbízhatóság és költség.
A hívásfolyam statisztikai jellemzőit különösen a sorbanálláselméleti módszerekkel vizsgálják teleforgalmi elméletek. Ez az elmélet lehetővé teszi a kapcsolási eszközökre és a vonalak számára vonatkozó követelmények beállítását, amelyek garantálják a kommunikáció kielégítő minőségét a meghibásodások vagy várakozási idő adott százalékánál.
Így például a telefonhálózat terhelése a telefonbeszélgetések számától, előfordulási idejétől és időtartamától függ.
A terhelés intenzitása a bejövő terhelés matematikai elvárása, időegységre vonatkoztatva (telefonálásban - 1 óra).
A terhelés intenzitásának mértékegysége Erlang (1 órás munkamenet). Napközben a terhelés változik, a legnagyobb terhelés óráját NLT-nek nevezzük. Minden előfizető átlagosan 0,06 ...
0.15 Earl. Ezeket az értékeket használják a számításhoz telefonhálózatés kapcsolórendszerei.
A kommunikációs rendszer információforrása (lásd 2.1. ábra) az üzenet küldője, a fogyasztó pedig a címzettje. Egyes információátviteli rendszerekben egy személy információforrás és fogyasztó lehet, másokban pedig különféle. automata eszközök, számítógépek stb.
Az üzenet jellé alakítása három műveletből áll:
– átalakítás nem elektromos formáról elektromosra;
– elsődleges kódolás;
– átalakítás, hogy a jel jellemzői megfeleljenek a kommunikációs csatorna jellemzőinek.
Ez a három művelet lehet független vagy kombinálható.
Az első szakaszban az üzenetet érzékelők segítségével elektromos mennyiséggé alakítják - az elsődleges jelet.
A fő elsődleges távközlési jelek a következők: telefon (hang), hangsugárzás, fax, televízió, távíró, adatátvitel (például szövegbevitel billentyűzetről).
Annak érdekében, hogy a fogadott üzenet a leginkább megfeleljen a továbbított üzenetnek, célszerű a jeleket diszkrét formában továbbítani. Analóg jelek a kvantálás során diszkrétekre alakulnak át, amelyben a jelértékek folyamatos tartománya diszkrét területekre van felosztva úgy, hogy minden jelértéket, amely ezen területek valamelyikébe esik, egy diszkrét értékkel helyettesítjük. Ebben az esetben a kvantálás nem csak valamilyen jelparaméter, például amplitúdó szempontjából, hanem időben is megtörténik.
Az üzenet jellé alakításának második szakasza - a kódolás - a betűk, számok, jelek átalakítása elemi diszkrét szimbólumok bizonyos kombinációivá, amelyeket kódkombinációknak vagy szavaknak neveznek. Ennek az átalakításnak a szabályát kódnak nevezzük. A kódolás célja általában az, hogy az üzenetek forrását a kommunikációs csatornákkal párosítsa, biztosítva a lehető legnagyobb információátviteli sebességet vagy egy adott zajtűrést. A koordináció az üzenetforrás statisztikai tulajdonságainak és az interferencia hatásának jellegének figyelembevételével történik.
A harmadik szakaszban az elsődleges jelek u (t) olyan jelekké alakulnak, amelyek alkalmasak a kommunikációs vonalon történő átvitelre (formában, teljesítményben, frekvenciában stb. Ezeket a műveleteket az adóban hajtják végre. A legegyszerűbb esetben az adó tartalmazhat primer jelek erősítője vagy csak egy szűrő , korlátozza az átvitt frekvenciák sávját Az adó a legtöbb esetben egy vivő (vivő) generátor és egy modulátor A modulációs folyamat abból áll, hogy a vivő paramétereit az u elsődleges jellel szabályozzák (t) Az adó kimenetén s (u, t) modulált jelet kapunk.
Egy információátviteli rendszert többcsatornásnak nevezünk, ha több üzenet egymástól független továbbítását biztosítja egy közös kommunikációs csatornán.
Egy kommunikációs csatorna a jelhez hasonlóan három paraméterrel jellemezhető: az az idő, ameddig a csatorna sugároz, dinamikus hatókörés a csatorna sávszélességét. A torzításmentes jelátvitelhez a V k csatornakapacitás nem lehet kisebb, mint a jel hangereje.
A különböző csatornák közös jellemzői a következők. Először is, a legtöbb csatorna lineárisnak tekinthető. Az ilyen csatornákban a kimeneti jel egyszerűen a bemeneti jelek összege (szuperpozíció elve). Másodszor, a csatorna kimenetén, még hasznos jel hiányában is, mindig interferencia van. Harmadszor, a jel a csatornán keresztül történő átvitel során késleltetést szenved, és szintje csillapodik. És végül, a valódi csatornákban mindig vannak jeltorzulások a csatorna tökéletlenségei miatt.
A csatorna kimeneti jele a következő formában írható fel:
x (t ) = µ s (t − τ ) + w (t ),
ahol s (t) a jel a csatorna bemenetén; w (t) - interferencia; µ és τ a jel csillapítását és késleltetési idejét jellemző mennyiségek.
2.3. A kommunikációs rendszer működésének minőségi főbb mutatói
Bármely távközlési rendszer célja - az információ forrástól a fogyasztóhoz való eljuttatása - alapján két mutató alapján lehet értékelni a rendszer működését: a továbbított információ minősége és mennyisége alapján. Ezek a mutatók elválaszthatatlanul összefüggenek.
A továbbított információ minőségét az üzenetátvitel megbízhatósága (hűsége) alapján szokás értékelni. Mennyiségileg a megbízhatóságot a fogadott és a továbbított üzenet közötti megfelelés mértéke jellemzi. A kommunikációs csatorna megbízhatóságának csökkenése az interferencia és a torzítás hatása miatt következik be. De mivel a csatornában a torzítás elvileg kompenzálható, és a megfelelően kialakított csatornákban meglehetősen kicsik, a megbízhatóság csökkenésének fő oka az interferencia. Így az üzenetek továbbításának hűsége a legszorosabban összefügg zajvédelem rendszerek, azaz a külső jelek zavaró hatásainak ellenálló képessége. A rendszer minél zajállóbb, annál nagyobb átviteli hűséget biztosít a zavaró hatások adott karakterisztikája és az átvitt jelek bizonyos teljesítménye mellett, amelyek tükrözik a forrás állapotát. A megbízhatóság mennyiségi mérőszámát az üzenet természetétől függően eltérően választják meg.
Ha az üzenet valamilyen véges halmazból származó elemek diszkrét sorozata, akkor az interferencia hatása abban nyilvánul meg, hogy a ténylegesen továbbított elem helyett valamilyen másikat lehet fogadni. Az ilyen eseményt hibának nevezzük. A megbízhatóság kvantitatív mérőszámaként vehetjük a p hibavalószínűséget, vagy ennek a valószínűség bármely növekvő függvényét.
A minőség közvetett mértéke lehet a vett szabványos jelek formájának torzítási fokának felmérése (él torzulás, töredezettség, elülső ingadozás stb.). Ezek a torzítások a diszkrét csatornákra is normalizálva vannak. Egyszerű összefüggések léteznek a hullámforma-torzítás hibavalószínűséggé alakítására.
Folyamatos üzenetek továbbításakor a vett v (t) üzenet megfelelési foka a továbbított u (t)-nek valamilyen ε érték lehet, ami v eltérése u-tól. Gyakran alkalmaznak szórási kritériumot, amelyet a következő összefüggés fejez ki:
ε 2 = 1 T ∫ [ v (t ) − u (t ) ] 2 dt . T0
Az ε 2 négyzetközép eltérés figyelembe veszi mind az interferencia, mind a különféle (lineáris, nemlineáris) torzítások hatását a vett ν (t) üzenetre.
Az átvitel megbízhatósága a jel-zaj teljesítmény aránytól függ. Minél nagyobb ez az arány, annál kisebb a hiba valószínűsége (nagyobb megbízhatóság).
Adott interferencia intenzitás esetén minél kisebb a hiba valószínűsége, minél jobban eltérnek egymástól az üzenet különböző elemeinek megfelelő jelek. A kihívás az, hogy a jelek nagy különbségű továbbítását válasszuk.
A megbízhatóság a fogadás módjától is függ. Olyan vételi módot kell választani, amely adott jel-interferencia arány mellett a legjobban realizálja a jelek közötti különbséget. Egy megfelelően megtervezett vevő jelentősen növelheti a jel-interferencia arányt.
A folyamatos üzenetek továbbításának minőségének közvetett értékelését a csatornák jellemzői (frekvencia, amplitúdó, fázis, zajszint stb.), a jelek és az interferencia egyes paraméterei (torzítási tényező, jel-zaj viszony) adják. stb.), szubjektív észlelési üzenetekkel. A telefonkapcsolat minőségét például a beszédérthetőség alapján lehet megítélni.
Jelentős különbség van a diszkrét és a folyamatos üzenetátviteli rendszerek között. Analóg rendszerekben a jelre gyakorolt bármilyen, akár tetszőlegesen csekély zavaró hatás, amely a modulált paraméter torzulását okozza, mindig egy megfelelő hiba bevitelével jár az üzenetben. A diszkrét üzenetátviteli rendszerekben csak a jel hibás reprodukálása (felismerése) esetén fordul elő hiba, és ez csak viszonylag nagy torzítások esetén.
A zajtűrés elméletében, amelyet V.A. Kotelnikov szerint egy adott kódolási és modulációs módszernél létezik egy korlátozó (potenciális) zajtűrés, amely elérhető egy valós vevőben, de nem felülmúlható. A potenciális zajvédelmet megvalósító vevőt optimális vevőnek nevezzük.
A megbízhatóság (zajtűrés) mellett a kommunikációs rendszer működésének legfontosabb mutatója az átviteli sebesség. A diszkrét üzenetátviteli rendszerekben a sebességet a másodpercenként R továbbított bináris szimbólumok számával mérik. Egy csatorna esetében az átviteli sebességet az arány határozza meg.
R = 1 log 2 m,
ahol T egy jel elemi parcella időtartama; m a kód alapja. m = 2 esetén R = 1/T = v, Baud.
Az R max lehetséges maximális átviteli sebességet általában nevezik
a rendszer áteresztőképessége. Az analóg üzenetküldő rendszer kapacitását az egyidejű telefonbeszélgetések, sugárzott vagy televíziós műsorok és hasonlók számával mérik.
A rendszer áteresztőképessége R max nem tévesztendő össze
kommunikációs csatorna sávszélessége C (lásd a 4. fejezetet). A kommunikációs rendszer sávszélessége egy technikai fogalom, amely az alkalmazott berendezéseket jellemzi, míg a csatorna sávszélessége határozza meg a csatorna információtovábbítási potenciálját. Valós rendszerekben az átviteli sebesség R mindig kisebb, mint a csatorna sávszélessége VAL VEL. Az információelméletben bebizonyosodott, hogy mikor R ≤ C lehet találni olyan átviteli és az ezeknek megfelelő vételi módokat, amelyekben az átvitel megbízhatósága tetszőlegesen nagyra tehető.
A fentiekből következik, hogy a kommunikációs csatornában továbbított információ mennyiségét és minőségét elsősorban a csatornában jelentkező interferencia határozza meg. Ezért a kommunikációs rendszerek tervezésekor és működtetésekor nemcsak a vett elsődleges jel kis torzítását kell elérni, hanem a jelnek a zajhoz képest meghatározott többletét is. Általában a vett elsődleges jelek jel-interferencia arányát normalizálják.
A késleltetés a kommunikációs rendszer fontos jellemzője. A késleltetés alatt azt a maximális időt értjük, amely a forrástól az üzenetet továbbító eszköz bemenetére való eljuttatása és a visszaállított üzenet fogadó eszköz általi kibocsátása között eltelik. A késleltetés egyrészt a csatorna jellegétől és hosszától, másrészt az adó- és vevőkészülékekben történő feldolgozás időtartamától függ.
Ellenőrző kérdések
1. Mit jelent üzenet és jelzés?
2. Rajzolja meg az információátviteli rendszer funkcionális diagramját!
3. Mi az a kommunikációs csatorna? Milyen típusú csatornákat ismersz?
4. Hogyan alakul át egy folyamatos üzenet jellé?
5. Mi az átviteli hűség, és hogyan lehet számszerűsíteni?
6. Határozza meg a jel főbb jellemzőit?
7. Mi a moduláció?
8. Hogyan áll helyre a továbbított üzenet a vevőben?
9. Milyen paraméterek határozzák meg az információátvitel minőségét és a továbbított információ mennyiségét?
10. Mit értünk egy kommunikációs rendszer kapacitása alatt?
